Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

Kinematic studies, cleaning mechanism combine harvesters with regenerative drive a sieve AND TRANSPORT BOARD analytical methods

Martynenko D.S. 1 Ustinov N.N. 1 Smolin N.I. 1
1 Federal Stat Budgetery Educational Institution of Higher Professional Education Norten-Ural State Agricultural University
Проведен кинематический анализ механизма очистки зерноуборочного комбайна с рекуперативным приводом решет и транспортной доски, предусматривающим установку на верхних концах двуплечих рычагов пружинных аккумуляторов, с двумя точками неустойчивого равновесия. Причем на каждом из двух двуплечих рычагов закреплены, по меньшей мере, два пружинных аккумулятора, представляющих собой пружины растяжения-сжатия.Для кинематического анализа предложенного механизма применен аналитический метод векторных контуров. Подробно рассмотрено применение данного метода для определения кинематических параметров движения шатуна и двуплечего рычага механизма очистки.Представлены аналитические выражения для определенияуглов поворота, аналогов (передаточных отношений) угловых скоростейи ускорений звеньев, длины пружинных аккумуляторов в любом положении механизма.Результаты работы могут быть полезны при решении задач связанных сопределением динамических параметров механизма очистки
An analysis of the kinematic mechanism for cleaning a combine harvester with a regenerative drive sieves and transport board. Regenerative drive involves the installation on the upper ends of the double-arm levers spring batteries, with two points of unstable equilibrium. Wherein each of the two double-arm levers are fixed at least two spring accumulator constituting a compression-tension springs. For kinematic analysis of the proposed mechanism is applied analytical method of vector outlines. Discussed in detail the application of this method to determine the kinematic parameters of the movement of the connecting rod and double-arm lever mechanism clean. The analytical expressions for determining the rotation angles analogues (ratios) of the angular velocity and acceleration units, the length of spring batteries in any position of the mechanism. The results can be useful for solving problems related to the definition of the dynamic parameters of cleaning mechanism.
kinematic analysis.
regenerative drive
cleaning shoe drive
combine harvester
Кинематические параметры движения транспортной доски, верхнего  и нижнего решета системы очистки зерноуборочного комбайна, наряду с воздушной сепарацией, определяют качественные показатели работы системы. Кинематика и динамика движения транспортной доски, и верхнего и нижнего решета должна способствовать быстрому перераспределению частиц зернового вороха, для улучшения сепарации воздушным потоком[1].

Для системы очистки зерноуборочного комбайна, предлагается применить рекуперативный привод, предусматривающий установку на верхних концах двуплечих рычагов очистки (в месте крепления шатунов) пружин растяжения-сжатия (пружинных аккумуляторов, с двумя точками неустойчивого равновесия) [4, 5]. Причем на каждом из двух двуплечих рычагов закреплены, по меньшей мере, два пружинных аккумулятора, представляющих собой пружины растяжения-сжатия. Один конец пружинного аккумулятора закреплен при помощи кронштейна на двуплечем рычаге, другой крепится на кронштейне механизма натяжения, позволяющего регулировать натяжение каждого пружинного аккумулятора.

Цель исследования

Цель — совершенствование системы очистки зерноуборочного комбайна путем применения рекуперативного привода решет и транспортной доски для снижения энергоемкости процесса очистки, повышения качественных показателей работы системы.

Одной из важнейших задач, исходя из указанной цели, является исследование кинематики механизма очистки. Для выявления взаимосвязи кинематических параметров механизма очистки зерноуборочного комбайна с его метрическими параметрами необходимо получить аналитические выражения.

Метод исследования

Для кинематического анализа используем аналитический метод векторных контуров [2]. Расчетная схема системы очистки зерноуборочного комбайна рекуперативного привода решет и стрясной доски зерноуборочного комбайна представлена на рисунке 1.

Схема расч Мартыненко - в дисер2 вариант

Рис.1.Расчетная схема системы очистки зерноуборочного комбайна:1 – колебательный вал, 2 – шатун, 3 – рычаг, 4 – стрясная доска, 5 – верхнее решето, 6 – нижнее решето, 7, 8, 9, 14 – подвески, 10 – удлинитель верхнего решета, 11,12 – пружинные аккумуляторы, 13 – рычаг, 15 – опора

Разобьём замкнутый четырехугольник на два треугольника О1АО2, АВО2 (рис.2). Для этих контуров составим следующие векторные уравнения:

, (1)

.   (2)

 

Рис1 новый вариант

Рис.  2. Схема к определению положений 2-го и 3-го звеньев

 

где s1 – переменный по модулю вектор, определяющий положение точек А и В механизма;

 - длина отрезка О1О2; - длина шатуна 2;  - длина отрезка О2В рычага 3.

Проектируем векторы уравнения на оси . Имеем:

на ось ,(3)

на ось .(4)

Здесь – угол поворота кривошипа 1;.

Из уравнений (3) и (4) получаем

Модуль вектора s1из уравнения (4)

Далее, рассматривая треугольник  получим следующие уравнения:

,  (7)

.  (8)

 

Из уравнений (7) и (8) определяем углы наклона векторов l2 и l3к векторуs1обозначенные через φ3s1, φ2s1.

Далее получим выражения для определения углов поворотаφ3, φ2:

 

Для определения скоростей и ускорений звеньев механизма очистки составляем векторное уравнение замкнутости контура О1АВО2. Имеем

.         (13)

Вводя обозначение , проецируем уравнение (2.16) на осиxи yполучим:

, (14)

.(15)

Для определения аналогов угловых скоростей дифференцируем полученные уравнения [3] по обобщенной координате φ1.

Здесь передаточные отношения угловых скоростей ω2 и ω3 к угловой скорости входного звена ω1. В этом случае уравнения 16, 17 принимают вид

Выполним поворот осей на угол , путем вычитания из уравнения 18:

Далее получаем уравнение

 

Аналогично выполним поворот осей на угол , получим

 

Для определения угловых ускорений дифференцируем уравнения (18), (19) по обобщенной координате φ1:

,

.

Здесь ,  - аналоги угловых ускорений звеньев 2 и 3 соответственно.

Выполняя поворот на угол  получим

,

.

Из последних двух уравнений имеем:

Истинные угловые ускорения звеньевε1, ε2, ε3 в данном случае равны:

, .

Результаты исследования

Аналогичным образом, определены углы поворота основных звеньев механизма. Выражения для определения углов поворота основных звеньев имеют вид:

где l4, l5,l6, l7, l8, l9– длинысоответствующих звеньев механизма; - длина плеча О2Е; – длина плеча О2D;,  – расстояние между опорами О2 и O6, О2 и О7соответственно.

Здесь

Выражения для определения аналогов угловых скоростей для основных звеньев механизма имеют вид:

 

Выражения для определения аналогов угловых ускорений для основных звеньев механизма имеют вид:

Истинные ускорения звеньев, в данном случае равны:

,, ,

,.

Длины упругих звеньев 11 и 12при движении механизма определяютсяследующим образом:

Достоверность предложенного подхода подтверждена сравнением полученных результатов решения с результатами решения данной задачи графическим методом.

Выводы

Таким образом, определены аналитические выражения для определения углов поворота, аналогов (передаточных отношений) угловых скоростей и ускорений звеньев, позволяющие определить значения данных параметров в любом положении механизма.

Рецензенты:

Пирогов С.П., д.т.н., профессор, профессор кафедры теоретической и прикладной механики ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», г. Тюмень;

Лапшин И.П., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой энергообеспечения сельского хозяйства ФГБОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень.