ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ СОЛОМЫ ИЗ ВАЛКОВ Российский патент 2001 года по МПК A01F29/00 A01F29/10 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для измельчения соломы.

Известна косилка-измельчитель КИР-1,5, содержащая раму с расположенным на ней корпусом, внутри которого на двух опорах вращается ротор с шарнирно закрепленными молотками, контрмолотки, жестко прикрепленные к корпусу и установленные перед ротором, расширяющийся дефлектор с криволинейными направляющими пластинами, установленный над ротором. (Мохнаткин В.Г., Баранов Н.Ф. и др. Косилка КИР-1,5 // Сельский механизатор. - 1999. - N 5.- С.9.)
Недостаток этого устройства состоит в том, что из-за неравномерности подачи материала к измельчающим рабочим органам, обусловленной отсутствием у измельчителя подборщика и питающего механизма, гранулометрический состав измельченных частиц соломы не соответствует агротехническим требованиям.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому техническому решению является устройство, содержащее корпус, на котором последовательно смонтированы подборщик, питатель, включающий расположенные друг над другом подающие и подпрессовывающий вальцы, измельчающий рабочий орган. (Соколов Н. В. , Кряжевский В.Л. и др. Подборщик-измельчитель соломы // Информлисток N 74-99. - Киров, 1999. - 3 с.).

Недостатком данной конструкции является несоответствие получаемого гранулометрического состава продукта агротехническим требованиям для заделки его в качестве удобрения.

Цель изобретения - достижение условия непрерывности потока материала от питающего устройства к измельчающим рабочим органам, что обусловит равномерное измельчение соломы с заданным гранулометрическим составом, удовлетворяющим агротехническим требованиям.

Поставленная задача решается за счет того, что в измельчителе соломы, содержащем раму, на которой последовательно смонтированы подборщик, питающее устройство, включающее расположенные друг над другом подающие и подпрессовывающие вальцы, измельчающий рабочий орган, расстояние l от рабочего органа до вертикальной оси, проходящей через центр ближнего к ним подпрессовывающего вальца, удовлетворяет условию:

где p_n - частота собственных колебаний потока материала, с^-1;
n - номер собственной частоты (n= 1,2...);
Т - усилие воздействия на материал, H;
ρ - плотность потока соломы, кг/м³;
F - площадь поперечного сечения потока соломы, м²;
v - скорость подачи материала, м/с².

Для выяснения связи между конструктивным параметром l и изменением гранулометрического состава измельченной соломы рассмотрим участок потока соломы от концов рабочих органов до вертикальной оси, проходящей через центр ближайшего к ним подпрессовывающего вальца (фиг. 1).

В начале этого участка поместим начало отсчета осей координат (х,у). Поперечные колебания валка характеризуются изменением координаты "у". Молотки ротора, воздействуя на солому, растягивают валок с усилием Т, которое обусловлено трением стеблей друг с другом при захвате молотками ближайших из них. Колебания потока стеблей соломы аналогичны колебаниям движущейся струны, натяжение которой равно силе Т и постоянно по всей ее длине. Для непрерывности потока соломы, что является обязательным условием удовлетворительного с точки зрения агротехнических требований измельчения материала рабочими органами с бесподпорным резанием материала, необходимо обеспечить устойчивость стационарного движения потока соломы, то есть ограниченность амплитуды его колебаний.

Исходя из этих соображений, по выражению (1), при заданном сочетании конструктивных и технологических факторов можно подобрать l, которая будет удовлетворять определенному диапазону частоты собственных колебаний потока соломы p_n с ограниченной амплитудой. При этом для избежания резонанса скорость подачи материала v не должна совпадать с критическим значением v_кр, при котором частота собственных колебаний равна нулю:

Чтобы амплитуды поперечных колебаний потока были малыми по величине, необходимо установить скорость подачи материала как можно больше отличную от значения v_кр.

Если скорость v больше этого значения, то колебания не распространяются в сторону, противоположную движению материала. Здесь исключается работа в резонансном режиме.

При угловой скорости питающих вальцов, обеспечивающих подачу материала со скоростью v < v_кр возможно нарушение стационарности процесса, так как по мере приближения к измельчающим рабочим органам скорость движения соломы возрастает и для определенной зоны потока возможно совпадение скорости подачи v и критической скорости v_кр, что соответствует неустойчивому режиму.

Пример
При фиксированных значениях: Т = 80H и ρ = 150 кг/м³ (средние значения экспериментальных данных) рассчитаем критическую скорость подачи материала (принимаем экспериментальное значение v_эксп = 2 м/с).

При F=0,04 м²:
В данном варианте v_эксп получилось достаточно отдаленным от значения v_кр, что исключает резонансный режим работы.

Согласно выражению (1) рассчитаем расстояние l от рабочего органа до вертикальной оси, проходящей через центр подпрессовывающего вальца (при экспериментально определенной первой собственной частоте p_эксп = 53,4 с^-1):

Таким образом для конкретных конструктивно-технологических условий определено расстояние l, при котором выполняется условие ограниченности амплитуды колебаний потока соломы, что обеспечивает непрерывное его движение и, следовательно, удовлетворительный гранулометрический состав измельченного материала.

На фиг. 1 представлен предлагаемый измельчитель соломы из валков, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Измельчитель-разбрасыватель соломы из валков к трактору класса 14 кН состоит из рамы 1, установленной на шасси 2, питающего устройства, включающего подающие 3, подпрессовывающие вальцы 4, измельчающих рабочих органов 5 с приводом от ВОМ трактора через карданный вал 6, редукторы 7 и 8, обгонную муфту 9 и ременную передачу 10. Рабочие органы подборщика 11 приводятся во вращение через коробку скоростей 12. Для регулировки ширины разброса материала на агрегате установлен дефлектор 13 и делитель 14, при этом расстояние l от рабочего органа до вертикальной оси, проходящей через центр ближайшего к ним подпрессовывающего вальца, удовлетворяет условию:

Устройство работает следующим образом. При движении агрегата вдоль валка соломенная масса при помощи подборщика 11 подается к питающим 3 и подпрессовывающим 4 вальцам, которые транспортируют материал к измельчающим рабочим органам 5. Измельченный материал, проходя через дефлекторы 13 и делитель потока 14, разбрасывается на ширину захвата.

Измельчитель содержит раму и последовательно смонтированные на ней подборщик, питающее устройство и измельчающие рабочие органы. Питающее устройство включает расположенные друг над другом подающие и подпрессовывающие вальцы. Приведена формула для определения расстояния от концов измельчающих рабочих органов до вертикальной оси, проходящей через центр ближнего к ним подпрессовывающего вальца. Измельчитель обеспечивает непрерывность потока материала от питающего устройства к измельчающим рабочим органам и равномерное измельчение соломы. 2 ил.

Измельчитель, содержащий раму, на которой последовательно смонтированы подборщик, питающее устройство, включающее расположенные друг над другом подающие и подпрессовывающие вальцы, измельчающие рабочие органы, отличающийся тем, что расстояние l от концов рабочих органов до вертикальной оси, проходящей через центр ближнего к ним подпрессовывающего вальца, удовлетворяет условию

где p_n - частота собственных колебаний потока материала, c^-1;
n - номер собственной частоты (n = 1, 2, ...);
T - усилие воздействия на материал, H;
ρ - плотность потока соломы, кг/м³;
F - площадь поперечного сечения потока соломы, м²;
v - скорость подачи материала, м/с².