1. Общие сведения. Решетный стан (рис.1) подвешивается или опирается на четыре опорных звена (О1В и О2Д) и приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом. С небольшим допущением считают, что каждая точка решета, в том числе и точка В, перемещается по траектории, близкой к прямой В2В1. Если опорные звенья расположены вертикально, то угол b между плоскостью решета и направлением колебаний равен углунаклона решета к горизонту a. При равномерном вращении кривошипа ОА (w = const) и сравнительно большой длине шатуна АВ, решетный стан совершает колебательные движения, близкие к гармоническим. При этом на материальную частицу будут действовать сила тяжести G и сила инерции J, определяющие нормальную реакцию N и силу трения F. Величина и направление J меняются и зависят от центростремительного ускорения w 2 r и от угла поворота кривошипа.
В зависимости от соотношения сил, материальные частицы будут либо лежать неподвижно на поверхности решета (при малых значениях w 2 r), либо скользить по его поверхности только вниз, или скользить вниз и вверх.
Ускорение, при котором начинается скольжение материала вниз определяется:
j1 = - g tg (j - a), м/с2, (1)
где j - угол трения материала по решету; a - угол наклона решета к горизонту.
Ускорение, при котором начинается скольжение материала вверх находится:
j2 = g tg (j + a), м/с2. (2)
Ускорение, при котором начинается отрыв материала от плоскости составляет:
jо = g / tg a, м/с2. (3)
Рабочая частота вращения приводного вала решета w устанавливается, исходя из условий движения по решету хлебного вороха без отрыва от плоскости со скольжением вверх и вниз по формуле:
w = (j / r)1/2, с-1, (4)
где j выбирается в пределах: jо > j > j2.
Максимальная скорость и ускорение решета при рабочем режиме определяются по формулам: v max=w r, м/с, (5)
j max =w2 r, м/с2. (6)
Средняя скорость относительного движения вороха по решету v ср определяется из выражения: v ср = (Sн - Sв) w/ 2p, м/с, (7)
где Sн - перемещение вороха вниз по решету за одно колебание решета, м;
Sв - перемещение вороха вверх по решету за одно колебание решета, м.
Аналитическое определение величины перемещения Sн и Sв сопряжено с определенными трудностями. Поэтому значения Sн и Sв рекомендуется определять графически. Для этого необходимо построить диаграмму изменения скорости и ускорения решета в зависимости от угла поворота кривошипа (рис.2) согласно формул:
v =w r sin w t, м/с, (8)
j =w2 r cos w t, м/с2. (9)
Время полного оборота кривошипа составит t = 2p/w, с. (10)
На листе миллиметровой бумаги произвольно вычерчивается прямоугольник АBСD с соотношением сторон АB: АD = 2, сторона АD делится пополам точкой Е и проводится горизонталь EF, отрезки АЕ, ЕD делятся, в свою очередь, пополам и проводятся оси абсцисс О-w t, О1-w t; отрезок АВ делится на 7 равных частей, точки деления соответ-ствуют углам поворота кривошипа 0; 0,5p; p; 1,5p; 2p; 2,5p; 3p; 3,5p; через точки деления проводятся вертикали по всей высоте диаграммы; на верхнем прямоугольнике EDCF вычерчивается график абсолютного ускорения j =w2 r cos w t, на нижнем (AEFB) - график абсолютной скорости решета v =w r sin w t (эти графики отличаются между собой тем, что кривые смещены на 0,5p: sin 0 = 0; cos 0 = 1; sin 0,5p = 1; cos 0,5p = 0; максимальное значение v max, j max соответствуетотрезкам ординат ОЕ, О1D. Определяются масштабы:
- масштаб времени mt находится по отрезку О1О2, соответствующему углу поворота кривошипа
j = wt = 0,5p; t = 0,5p/w,: mt = 0,5p/ (w О1О2), с/мм; (11)
- масштаб скорости m v определяется по отрезку ОЕ, соответствующему v max=w r:
m v = v max / ОЕ, м/с-мм; (12)
- масштаб ускорения mj определяетсяпо отрезку О1D, соответствующему максимальному ускорению j max =w2 r: mj = j max / О1D, м/с2-мм. (13)
На диаграмме (рис.2) определяется момент начала сдвига зернового вороха вниз и вверх, и соответствующие скорости решета v 1 и v 2. Для этого на графике j = f (w t) в масштабе вниз откладывается ускорение j1, а вверх - j2 (отрезки О1О3 = j1/ (mj); О1О5 = j2/ (mj)) и проводятся линии, параллельные оси абсцисс. Точки пересечения (А, А/ и т.д.) линии - j1 с косинусоидой определяют момент времени tн начала сдвига вороха вниз. Через точки А, А/ опускаются вниз вертикали и часть их, заключенная между осью абсцисс графика v = f (w t) и синусоидой, определит величину скорости v 1 = А0О6·m v решета, при которой произойдет сдвиг вороха вниз. Точка С/1 пересечения линии - j2 с косинусоидой определяет момент времени tв начала сдвига вороха вверх. Через точку С/1 опускаются вертикаль и часть ее, заключенная между осью абсцисс графика v = f (w t) и синусоидой, определит величину скорости v 2 = С0О7·m v решета, при которой произойдет сдвиг вороха вверх. Далее определяется время t1 и t2, через которое (от tн и tв) скорость абсолютного движения вороха станет равной нулю: t1 = v 1 / j1, с; t2 = v 2 / j2, с. (14,15)
От точки О6 по оси О-w t откладывается в масштабе отрезок О6М = t1/ mt, мм; а от точки О7 - отрезок О7Н = t2 / mt, мм. Через точки А0 и М, а также С0 и Н проводятся линии, которые должны быть касательными к синусоиде в точках А0 и С0. Линия А0М является графиком абсолютной скорости движения вороха вниз по решету, а линия С0Н - графиком абсолютной скорости движения вороха вверх по решету; скорости относительного движения вороха вниз - вверх по решету изображаются отрезками вертикалей (ординат), заключенных между синусоидой v =w r sin w t и касательными А0М и С0Н соответственно.
Если точка О7 лежит на оси абсцисс правее точки М или совмещены, то это свидетельствует о том, что между концом сдвига вороха вниз и началом сдвига вверх по решету имеется некоторый промежуток времени или сдвиг вниз без разрыва во времени переходит в сдвиг вверх и в этом случае диаграмму можно использовать для дальнейших расчетов. Если точка О7 находится левее точки М (как изображено на рис.2), то в этом случае необходимо диаграмму привести к виду установившегося движения. Приведение диаграммы осуществляется следующим образом: через точку М проводится линия ММ/, параллельная С0Н и на пересечении ее с синусоидой обозначается точка М//, из которой проводится линия М//М///, параллельная А0М.
Величина перемещения вороха вниз и вверх по решету определяется из диаграммы по формулам: Sн = d1W1·m v ·mt, м; Sв = d2W2·m v ·mt, м, (16,17)
где d1 = cos (j - a) / cosj; d2 = cos (j + a) / cosj; (18,19)
W1 - площадь между синусоидой и линией М//М///, W2 - площадь между синусоидой и линией М/М//. Площади W1 и W2 (на миллиметровой бумаге) замеряются следующим образом: в контурах, ограниченных синусоидой и касательными М//М///, М/М//, подсчитывается сначала количество целых квадратных сантиметров (имея ввиду, что 1 см2 = 100 мм2), затем кол-во целых (не пересеченных линией контура) квадратных милли-метров, наконец кол-во пересеченных квадратных миллиметров вдоль контура, последнее делится пополам; производится суммирование и соответствующие площади W1, W2 выражаются в мм2. Найденные численные значения Sн и Sв подставляются в формулу 7 и определяется средняя скорость относительного движения вороха по решету v ср.
Толщина слоя вороха на решете находится из выражения:
h = Qp / Вр v ср gв, м, (20)
где Qp = Qbз / bв - секундная подача вороха на решето, кг/с; (21)
Q - секундная подача хлебной массы в молотильный барабан, кг/с; bз - коэффициент, характеризующий содержание зерна в хлебной массе, bз = 0,33-0,6; bв - коэффициент, характеризующий содержание зерна в ворохе, поступающем на решето, bв = 0,6-0,8;
Вр = 0,9 Вс - ширина решета, м; Вс - ширина соломотряса, м; gв - объемный вес вороха, движущегося по поверхности решета, gв = 50-60 кг/м3.
Необходимое число встряхиваний решета для достижения зерном, находящимся на поверхности слоя мелкого вороха в начале решета, рабочей поверхности решета (это является физическим условием возможности сепарации: зерно должно опуститься на рабочую поверхность решета, чтобы просепарироваться) определяется по формуле:
nвс = noh / ho, (22)
где no = 60-80; ho = (0,01-0,012), м.
Необходимая длина решета выбирается из условия: Lp ³ nвс(Sн - Sв), м. (23)
Фактическая удельная нагрузка на решето составит: q ф = Qp / Вр Lp, кг/с · м2. (24)
Фактическая нагрузка q ф сравнивается с допустимой удельной нагрузкой, зависящей от типа решета, т.е.: q ф £ [ q ], (25)
где [ q ] - для жалюзийных регулируемых решет составляет: 0,9-1,1 кг/с · м2; для плетеных с отверстиями 20´20 мм: 0,7-0,85 кг/с · м2; для пробивных с отверстиями 16-20 мм: 0,3-0,4 кг/с · м2.
Содержание работы.
2.1. Построить диаграмму сдвига вороха вниз - вверх по решету.
2.2. Определить параметры решетной очистки комбайна.
2.3. Сравнить удельную фактическую нагрузку с допустимой и выбрать тип решета.
2.4. Варианты исходных данных представлены в таблице 1.
