Influence of the deseeding device design on the air flow characteristics in the combing chamber of the flax harvester

Abstract

The speed and airflow distribution at the exits window of the combing chamber of flax harvester were studied. The aim of this study is to determine the influence of the design of the deseeding combing device on the speed and distribution of the airflow at the outlet of the comb-chamber. Standard metric technique was used to detect the average air speed by examining the field of airflows. In the experiment, the serial and new designed deseeding devices were installed on an laboratory facility that allows modeling the processes of combing of flax stems and heaping. The experiment was carried out at a drum rotation frequency of 230, 280 and 330 min-1. Mathematical processing of the data was carried out with «Stadia»© and «MS Excel»© programs. The graphs of airflows’ distribution at the outlet of comb chamber are presented. Obtained equations shows regressions of the speed of the airflow from the speed of the combing drum. It is concluded that the airflow over the cross-sectional area at outlet of window in deseeding device is unequal. The highest flow rate occurs in the upper and left parts of the window. It is established that the change in the design of the stripper device has practically no effect on the average speed of the air flow. Speed of the combing devices in rate of 275...285 min-1. have been recommended to use as an optimal one.

Full Text

Введение В настоящее время при уборке льна применяют устройства, основным рабочим органом которых является гребневой барабан с круговым поступательным движением зубьев (рис. 1, а, б) [1]. Основными недостатками этих устройств являются значительные повреждения стеблей и потери семян при очесе семенных коробочек [2, 3]. С целью повышения качества выполнения технологического процесса разработано новое очесывающее устройство с измененной формой зубьев (рис. 1, в, г) [4, 5]. Одним из факторов, влияющих на потери семян, является скорость и распределение воздушного потока на выходе из камеры очеса [6]. Цель исследования Целью исследования является определение влияния конструкции очесывающего устройства на скорость и распределение воздушного потока в выходном окне камеры очеса льнокомбайна. Материалы и методы исследования Для выполнения поставленной цели на базе ФГБНУ ВНИИМЛ (г. Тверь) была проведена сравнительная техническая оценка серийного и нового очесывающих устройств. При проведении эксперимента использовались методика выявления средней скорости воздуха путем исследования поля скоростей воздушного потока [7, 8] и лабораторное оборудование (лабораторная установка, позволяющая моделировать процессы очеса стеблей льна и сбора вороха [9], чашечный анемометр). Математическая обработка результатов данных проводилась в программах Stadia и MS Excel. Для измерения скорости воздушного потока площадь поперечного сечения выходного окна камеры очеса была разбита сеткой на 25 равновеликих площадей (рис. 2). Замер скорости проводился при частоте вращения барабана 230, 280 и 330 мин-1. По полученным экспериментальным данным построены графики, характеризующие распределение скоростей воздушного потока на выходе из камеры очеса льнокомбайна (рис. 3). Результаты исследования и их обсуждение На графиках видно, что у обоих очесывающих устройств воздушный поток в выходном окне камеры очеса распределяется неравномерно. Кроме того, наблюдается горизонтальная асимметрия. Скорость воздушного потока со стороны выхода стеблей (левая часть окна) из камеры очеса выше, чем на входе (правая часть). Это связано с тем, что зубья на гребнях расположены с неравномерным зазором. Расстояние между зубьями уменьшается от входа к выходу камеры очеса, что приводит к увеличению нагнетания воздушного потока. По результатам испытаний получены уравнения регрессии, характеризующие скорость воздушного потока V в зависимости от частоты вращения очесывающего барабана nб: - серийный очесывающий барабан: Vc = -0,38 + 0,016nб, (1) где V - скорость воздушного потока, м/с; nб - частота вращения очесывающего барабана, мин-1; - новый очесывающий барабан: Vн = 0,29338 + 0,013nб. (2) На рис. 4 видно, что с увеличением частоты вращения очесывающего устройства средняя скорость воздушного потока увеличивается. У серийного она составила 3,3 м/с; 4,1 м/с; 4,9 м/с при 230 мин-1, 280 мин-1 и 330 мин-1 соответственно. У нового очесывающего устройства при этих же оборотах средняя скорость - 3,3 м/с; 3,9 м/с и 4,6 м/с. Это свидетельствует о том, что очесывающие устройства дают примерно одинаковый воздушный поток. Рис. 4. Зависимость средней скорости воздушного потока в выходном окне камеры очеса от частоты вращения очесывающего устройства: 1 - серийное очесывающее устройство; 2 - новое очесывающее устройство; V - скорость воздушного потока, м/с; nб - частота вращения барабана, мин-1 Выводы 1. Анализ результатов испытаний показал, что у обоих очесывающих аппаратов воздушный поток в выходном окне камеры очеса льнокомбайна распределяется неравномерно, наблюдаются горизонтальная и вертикальная асимметрии. Наибольшая скорость потока имеет место в верхней и левой частях окна. 2. Средняя скорость воздушного потока возрастает с увеличением частоты вращения очесывающего барабана. При этом, у нового очесывающего устройства скорость незначительно ниже. 3. Очесывающие устройства рекомендуется применять при частоте оборотов 275…285 мин-1. При большей частоте увеличиваются динамические нагрузки на звенья механизмов, влияющих на долговечность работы. а б в г Рис. 1. Схемы и общий вид серийного и нового устройств для очеса лент льна: а - схема серийного устройства; б - общий вид серийного устройства; в - схема нового устройства; г - общий вид нового устройства; 1 - зажимной транспортер; 2 - очесывающий барабан; 3 - гребень; 4 - зуб; 5, 6 - лопасти Рис. 3. Распределение скоростей воздушного потока в выходном окне камеры очеса: а - серийное очесывающее устройство; б - новое очесывающее устройство Рис. 2. Схема расположения точек замера скорости воздушного потока
×

About the authors

D. A Shishin

All Russian Research Institute for Flax Production (VNIIML)

Email: d.shishin@vniiml.ru

References

  1. Ростовцев Р.А. Повышение эффективности уборки льна-долгунца путем разработки технологических процессов и технических средств для их осуществления: дис. … докт. техн. наук. Тверь, 2010. 539 с.
  2. Ростовцев Р.А., Шишин Д.А. К вопросу отделения семенной части урожая от стеблей // Машинно-технологическая модернизация льняного агропромышленного комплекса на инновационной основе: сб. науч. трудов ВНИИМЛ. Тверь, 2014. С. 100-103.
  3. Ковалев М.М., Галкин А.В., Фадеев Д.Г. Анализ процесса очеса стеблей // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2010. № 8. С. 10-11.
  4. Ростовцев Р.А., Шишин Д.А. Устройство для очеса стеблей льна: патент на изобретение № 2567904, Российская Федерация. Опубликовано 10.11.15, Бюл. № 31.
  5. Ростовцев Р.А., Шишин Д.А. Повышение эффективности уборки льна // Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК: матер. VIII междунар. научно-практической конференции «ИнформАгро-2016» ФГБНУ «Росинформагротех». 2016. С. 307-310.
  6. Фадеев Д.Г., Галкин А.В., Фадеев В.Г. Влияние частоты вращения очесывающего барабана льнокомбайна на распределение воздушного потока на выходе вороха из камеры очеса // Наука в центральной России. 2016. № 6 (24). С. 65-72.
  7. Ковалев М.М., Галкин А.В. Влияние частоты вращения барабана на величину воздушного потока и его распределение на выходе вороха из камеры очеса льнокомбайна // Наука, сельское хозяйство и промышленность - пути развития и ожидаемые результаты 2008. С. 290-295.
  8. Балдин А.А. Повышение эффективности работы льноуборочного комбайна путем пневматического транспортирования вороха: дис. … канд. техн. наук. Кострома, 2003. 144 с.
  9. Ростовцев Р.А., Шишин Д.А. Установка для испытания адаптера для очеса лент льна// Инновационные разработки для производства и переработки лубяных культур: матер. междунар. науч.-практ. конф ФГБНУ ВНИИМЛ. Тверь, 2017. С. 211-213.

Statistics

Views

Abstract: 97

PDF (Russian): 22

Dimensions

Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2018 Shishin D.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies