РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ БАРАБАННОГО ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ
ВИНОГРАДНОЙ ЛОЗЫ
2.1. Описание технологической схемы процесса измельчения виноградной лозы
На основании результатов патентных исследований, состояния изученности данной
темы и агротехнических требований к процессу измельчения лозы нами предложена
следующая технологическая схема измельчителя виноградной лозы (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Технологическая схема измельчителя виноградной лозы
Измельчитель включает два последовательных устройства: подборщик 1 и собственно
измельчающее устройство, которое содержит шарнирно подвешенные молотки 2, кожух
3, образующий камеру измельчителя с гребёнкой–противорезом на выходе,
составленную из отдельных пальцев 4.
Технологический процесс измельчения выполняется следующим образом. Измельчитель
двигается по междурядью виноградника, на котором уложена срезанная во время
ухода за насаждениями лоза. При этом продольная ось симметрии измельчителя
совпадает с осью валка. Лоза пальцами подборщика поднимается с поверхности
почвы и подаётся в камеру, где молотки подхватывают её и по периферийной части
кожуха переносят к гребёнке–противорезу. В камере под воздействием движущихся
молотков лоза получает дополнительное ускорение и центробежными силами
прижимается к кожуху, ориентируясь преимущественно в горизонтальной плоскости,
то есть поперёк пальцев гребёнки. Поскольку окружная скорость молотков
существенно больше окружной скорости пальцев подборщика, происходит
растягивание потока подаваемой лозы таким образом, что лоза поштучно молотками
подаётся на гребёнку–противорез.
Конструктивно ударная часть молотка и поверхность пальцев – противорезов
выполнены идентично, что обеспечивает одинаковую концентрацию напряжений при
ударе на ударных кромках молотков и кромках поверхностей пальцев и
соответственное разделение лозы в этих местах. Гребёнка–противорез задерживает
лозу, а молотки перебивают её как балку с опорами на пальцах противорезах.
Затем отдельные частицы подробленной лозы падают на поверхность почвы в
междурядьях виноградника.
Поскольку процесс подбора лозы достаточно изучен в трудах исследователей
[47,48,50,65,77], нами проведены исследования непосредственно устройства для
измельчения лозы (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Исследуемые рабочие органы для измельчения
виноградной лозы: 1– барабан; 2 – шарнирно закреплённые молотки;
3 – кожух; 4 – противорежущая гребёнка; А – зона разрушения лозы.
Основными параметрами составляющих частей устройства для измельчения являются
следующие.
Для барабана:
– диаметр по консольным концам молотков ;
– радиус подвеса молотков ;
– расстояние от оси подвеса до наружной грани молотка ;
– толщина молотка ;
– угол заострения ударной кромки молотка ;
– масса молотка ;
– общее количество рядов молотков на барабане ;
– рабочая ширина барабана ;
– угловая скорость барабана .
Для гребёнки:
– длина пальцев в;
– расстояние между смежными пальцами ;
– толщина пальцев ;
– угол наклона пальцев к горизонту .
Для определения рациональных параметров указанных рабочих органов рассмотрим
процесс измельчения путём ударного воздействия молотков.
2.2. Обоснование параметров гребёнки–противореза
Поскольку измельчение достигается на пальцах гребёнки–противореза, рассмотрим
процесс размерного разделения лозы. Во время работы измельчителя молотки
пересекают плоскость, в которой находятся верхние обрезы пальцев–противорезов и
на которую попадает лоза.
Разделение лозы на частицы молотком или группой ряда молотков произойдёт,
когда она попадёт не менее чем на два смежных пальца–противореза гребёнки и
будет пересечена молотком. Представим пальцы как совокупность параллельных
отрезков, каждая из которых совпадает с осью пальца линии пересечения указанной
плоскости или «следов прохода молотков» в виде прямых, размещённых посередине
между пальцами, а лозу в виде отрезка прямой. Рассмотрим вероятность такого
попадания, то есть вероятность пересекания отрезка прямой лозы длиною l двух
или нескольких параллельных вертикальных смежных линий (рис. 2.3). При этом
приняты обозначения 2а – расстояние между пальцами, в – длина пальцев.
Рис. 2.3. Схема гребёнки–противореза
Рассмотрим факторы, влияющие на степень измельчения. Найдём зависимость
степени измельчения лозы от величин а и в в следующих вариантах: а и в больше
длины лозы; длина лозы больше величин а и в; длина лозы больше а, но меньше в.
Используем элементы теории вероятностей, а именно классическую задачу Бюффона и
её применение [53,79].
Вероятность того, что лоза пересечёт N параллельных вертикальных линий (m) и
не пересечёт горизонтальные линии (k) (то есть не выйдет за плоскость гребёнки)
или пересечёт N–1 вертикальных линий и будет свисать с гребёнки (то есть
пересечёт одну горизонтальную линию):
(2.1)
где ; ;
Поскольку мы имеем биноминальное распределение, то математическое ожидание
количества частиц, на которые разделится лоза, имеет вид:
(2.2)
В соответствии с агротехническими требованиями к процессу измельчения лозы,
средняя длина измельчённых частиц должна соответствовать не более 0,05 м, а
наличие частиц, длина которых достигает 0,1 м – не более 13% [6]. Таким
образом, средняя длина основной массы частиц из условия равномерного
распределения длины частиц по размерным группам составляет:
м. (2.3)
Принимаем средний размер остальных частиц (13%):
м. (2.4)
Рациональный режим измельчения, с точки зрения минимальных энергозатрат,
достигается при условии выхода на режим измельчения с максимально
- Киев+380960830922