Theoretical bases of bale formation by round balers

Abstract

The results of theoretical and experimental studies of formation of flax straw bales by round balers are presented.

Full Text

Повышение выхода длинного волокна при работе рулонных пресс-подборщиков может быть достигнуто тремя путями: 1) снижением повреждения стеблей льнотресты рабочими органами адаптера; 2) обеспечением качественного подбора; 3) формированием и подачей ленты в прессовальную камеру. Вопросам работы пресс-подборщиков с камерами переменного объема посвящено немало работ [1, 2], однако ряд вопросов исследован недостаточно: формирование и подача лент в прессовальную камеру, параллельность стеблей в ленте, параметры подаваемой ленты и т.д. Технологический процесс подбора и транспортирования осуществляется следующим образом: лента поднимается зубьями и перемещается по неподвижному кожуху на три транспортирующих ремня (рис. 1). В результате она попадает на нижний валец, который подает ее в прессовальную камеру. С целью высокой чистоты подбора и устранения перекоса в подбираемой ленте копирующее колесо вынесено вперед по отношению к подбирающему барабану. Благодаря установке на ведущих шкивах трех транспортирующих ремней лента поступает в прессовальную камеру равномерно и без перекосов. Привод на подбирающий адаптер осуществляется от опорного колеса рулонного пресс-подборщика [3; пат. РФ на полезную модель № 103699]. Формирование крупных паковок цилиндрической формы осуществляется рулонными пресс-подборщиками. При формировании рулонов в прессовальной камере переменного объема уплотнение происходит в основном в месте контакта рулона с опорными валиками, а гибкие ремни выполняют роль формирующего элемента и приводят рулон во вращение. За один оборот происходит сжатие участка слоя в течение постоянного промежутка времени и его последующее упругое расширение в течение более продолжительного времени . При этом общее время цикла: , откуда , где - диаметр рулона, ; - скорость формирующих ремней, м/с. Радиус рулона возрастает с углом поворота по уравнению (спираль Архимеда): , где - параметр, соответствующий конечной толщине уплотненного слоя. Угловая скорость рулона - переменная величина, зависящая от его радиуса: , поэтому . (5) Относительное сжатие слоя: , где - толщина слоя, см; - толщина неуплотненного слоя, см. В небольшом интервале изменения плотности , кг/м3, зависимость относительной деформации сжатия и напряжения имеет примерно линейный характер: , где - модуль сжатия, для льняной соломы Е = 10…15 кПа. Условие неразрывности материала, поступающего в прессовальную камеру, выражается уравнением: , где и - мощности ленты льна, свободно лежащей на поле, и ленты, находящейся в рулоне, кг/м; - скорость машины, м/с. Отсюда следует, что коэффициент увеличения толщины ленты: . При формировании ленты льна льноуборочной машиной с шириной захвата = 1,5 м мощность ленты: , где - урожайность материала, ц/га [4]. Средняя плотность рулона возрастает по мере поступления в камеру новых порций стеблей льна, т.е. представляет собой функцию времени , где - вес рулона, кг [5]. Процесс формирования рулона в камере поперечного сечения подробно изучен Г.Д. Хайлисом и Н.О. Толстушко [1], которые определяют среднюю плотность рулона по формуле: , где - ширина ленты льна; - масса рулона; - радиус паковки. Поскольку в процессе формирования рулона давление сжатия прикладывается к его внешним слоям, есть основание полагать, что приращение плотности стеблей льна в рулоне уменьшается по мере удаления от внешних слоев к внутренним. Плотность наружных слоев возрастает быстрее, чем плотность внутренних, поэтому равномерное вначале распределение плотности с течением времени все более нарушается. Экспериментальным путем получена мощность, необходимая для привода рабочих органов, перемещения ленты льна в прессовальной камере и формирования рулона (рис. 2). Мощность на привод рабочих органов и перемещение ленты льна в прессовальной камере переменного объема возрастает с увеличением диаметра рулона , а также при обмотке рулона. Особенно заметно увеличение мощности в конце образования рулона и при его обмотке шпагатом [6]. В дальнейших работах будут рассмотрены силы, действующие на стебли в процессе формирования рулона. Выводы 1. Плотность стеблей льна в каждом слое рулона представляет собой функцию двух переменных - радиуса слоя стеблей льна и времени его образования. 2. Плотность наружных слоев возрастает быстрее, чем плотность внутренних, поэтому равномерное вначале распределение плотности с течением времени все более нарушается. 3. Мощность на привод рабочих органов и перемещение ленты льна в прессовальной камере переменного объема возрастает как с увеличением диаметра рулона , так и при обмотке рулона шпагатом. Особенно заметно увеличение мощности в конце образования рулона (N = 8,6 кВт) и при его обмотке (N = 16,9 кВт).