Элементы теории процесса проката стеблей томатов планетарными вальцами

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 631.35

Элементы теории процесса проката стеблей томатов планетарными вальцами

Абликов В.А. - д. т. н., профессор

Вдовиченко М.Н. - аспирант

Тимофеев М.Н. - инженер

Кубанский государственный аграрный университет

Аннотация

В статье рассмотрены элементы теории процесса проката стеблей томатов планетарными вальцами при механизированной многоразовой уборке.

Несмотря на то, что некоторые хозяйства применяют томатоуборочные машины иностранного производства, такие как «Помак», «MF-5600» и др., проблема механизации уборки томатов остается очень острой и отечественная машина пока не создана.

В настоящее время назрела необходимость создания уборочной машины многоразового сбора плодов по мере их созревания. Это дает возможность увеличить продуктивность плантаций в 2-3 раза, сократить повреждаемость плодов, исключить ручной труд сборщиков.

В основу изготовления экспериментальной машины может быть положен планетарный многовальцовый плодоотделитель, который и стал предметом наших исследований. Разработаны одно- и двухбарабанные планетарные плодоотделители пиккерного типа, которые устанавливают под углом к направлению движения машины. В передней части барабанов расположены активные стеблеподъемники.

В процессе теоретического анализа установлено, что кинематические параметры планетарного многовальцового плодоотделителя существенно влияют на технологические операции процесса плодоотделения. Во время перемещения плодоотделителя, расположенного под углом к направлению движения, плодостебельная масса прокатывается вальцами. При этом процесс съема плодов осуществляется за счет двух видов деформации растения - теребления (колебания) стеблей куста и очесывания плодов. Отделяются только крупные плоды, размер которых больше зазора в рабочей щели. Плод будет отделен, если усилие воздействия вальца превысит силы связи с плодоножкой. Мелкие плоды, завязи и цветки остаются на растении в поле и продолжают расти.

Рассмотрим технологический процесс проката стеблей планетарным многовальцовым аппаратом (см. рис.). Количество вальцов на барабане планетарного аппарата К_т определяется по формуле для двухбарабанного аппарата:

, (1)

где - центральный угол, определяющий на стебле положение точек начального и конечного касания вальца со стеблем;

_с2 - отношение окружной скорости барабана 2 к скорости протягивания стебля,

. (2)

Для однобарабанного аппарата

, (3)

где и - центральные углы на планетарном и цилиндрическом барабанах, определяющие на стебле точки начального и конечного положения вальца;

- отношение скоростей вращения цилиндрического и планетарного барабанов.

Протягивание стеблей планетарными вальцами

Для двухбарабанного аппарата следует принимать К_т= 69 шт., для однобарабанного - и К_т = 610 шт.

Если количество вальцов К_т принять большим, чем может быть получено по формулам (1) и (3), то это отношение будет называться коэффициентом перекрытия.

Из формул (1) и (3) угловые скорости планетарных барабанов:

для двухбарабанного аппарата

, (4)

для однобарабанного аппарата

. (5)

Условие проката стебля в рабочей щели

, (6)

планетарный плодоотделитель пиккерный стебель

где Q_c - усилие протягивания стеблей от движения машины; и - суммы проекций на направление движения стеблей сил нормального давления со стороны вальцов 3 и 4, прокатывающих стебель, и сил трения.

,

. (7)

Для определения сил N_x3, T_x3, N_x4 и T_х4 используется предположение профессора И.В. Кравельского о равномерном распределении нормальных давлений q₃ и q₄ для точек контактов вальцов со стеблем, принятое им при изучении смятия лубяных культур.

Тогда элементарная сила (см. рис., а):

,

, (8)

где r₃ и r₄ - радиусы окружностей вальцов 3 и 4; b₃ и b₄ - ширина площади соприкосновения стебля с вальцами.

Проекции элементарных сил на оси X и Y равны:

,

, . (9)

В ходе интегрирования выражений (8) и (9) по в пределах от 0 до ₃ и от 0 до ₄ получим

,

; (10)

,

; (11)

где и - углы охвата вальцов стеблями,

, ,

- коэффициент уменьшения углов ₃ и ₄, учитывающий смятие прокатываемого стебля перед вальцами вследствие его упругости, = 0,76.

Из условия равновесия стебля по оси Y и равенства :

. (12)

Из трапеции О₃12О₄, имея в виду выражение (12), после преобразований получим

, (13)

где С_m - расстояние между центрами вальцов 3 и 4,

,

- толщина стебля, сжатого вальцами 3 и 4 на входе в рабочую щель, определяется в зависимости от диаметра стебля d_c и отношения ; - зазор между вальцами 3 и 4.

Подставляя и в выражения (10) и (11), после преобразования получим значения сил R₃ и R₄:

,

, (14)

где f₃ и f₄ - коэффициенты трения вальцов 3 и 4 по стеблям.

Точки приложения сил R₃ и R₄ определяются значениями углов и

;

. (15)

Если принять, что

и , (16)

то и .

Так, по Н.М. Николаеву .

Моменты сил R₃ и R₄ относительно мгновенных осей вращения вальцов 3 и 4 будут равны:

,

. (17)

где с₅, с₆ - соответственно плечи сил R₃ и R₄.

Значения ₅ и ₆ (см. рис.) определяются из треугольников П₃О₃5 и П₄О₄6:

,

. (18)

Мощность W_c,, потребная на прокат стеблей вальцами двухбарабанного аппарата:

, (19)

где е_с - количество стеблей, находящихся одновременно в рабочей щели;

, (20)

где L - средняя длина стебля; m - количество стеблей на 1 га; В - ширина захвата комбайна; V_к - скорость движения комбайна;V_с - скорость движения стеблей в рабочей щели; М₃ и М₄ - моменты соответствующих равнодействующих сил N и Т относительно мгновенной оси вращения.

Выводы

При рассмотрении процесса проката стеблей пасленовых овощей как проката упруго-пластичного материала получены зависимости, определяющие кинематические и энергетические параметры планетарных многовальцовых плодоотделителей.

Размещено на Allbest.ru