Theoretical bases of bale formation by round balers

详细

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

全文:

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).