employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
UDK 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
GRNTI 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
OKSO 35.02.07 Механизация сельского хозяйства
BBK 40 Естественнонаучные и технические основы сельского хозяйства
TBK 5606 Техническое оснащение сельского хозяйства
The kinematics of plane-parallel motion of a wheat or rye grain when moving in an inclined position in a scraper conveyor is considered. A kinematic diagram of the plane-parallel motion of the grain in the scraper conveyor was compiled, the position of the instantaneous center of the flat figure was determined, and options for the movement of grain in an inclined position at various possible positions of instantaneous center were considered. The profile of the grains is outlined by an elliptical curve. The point of contact of the elliptical profile of the caryopsis with the scraper makes a complex motion, while the horizontal speed of the scraper is portable for it, the sliding speed on the surface of the scraper is relative. The speed of the touch point of the grain with the pan is horizontal. For six possible positions of the instantaneous center, the directions of the velocities of the points of contact of the grains and the friction forces acting in them are determined. Grains of wheat or rye, moved in a scraper conveyor, in some cases can make plane-parallel movement. The point of contact of the elliptical profile of the caryopsis with the scraper makes a complex motion, while the horizontal speed of the scraper is portable for it, the sliding speed on the surface of the scraper is relative. The speed of the touch point 2 of the grain with the pan is horizontal.
wheat, rye, grain, scraper conveyor, plane-parallel movement
Введение. Профиль зерновки пшеницы или ржи можно описать эллиптической кривой [1,2].
В работе [2] рассматривается равновесие зерновки в наклонном положении, когда она касается одновременно вертикальной боковой стенки и дна транспортирующего лотка. От проскальзывания зерновка удерживается силами трения. Установлено, что равновесие теряется при наклоне больших осей эллиптического профиля зерновок от вертикали на угол более 37…380.
Передвигаемая скребком по дну лотка транспортера зерновка в большинстве случаев, находясь в горизонтальном положении, перемещается поступательно. Однако в ряде случаев возможно и ее плоскопараллельное движение.
Условия, материалы и методы исследований. Цель данного исследования – рассмотреть возможные варианты плоскопараллельного движения зерновки, транспортируемой в скребковом транспортере. Применялись аналитические методы исследования. Была составлена кинематическая схема плоскопараллельного движения зерновки в скребковом транспортере, определялось положение мгновенного центра скоростей плоской фигуры (МЦС), рассматривались варианты движения зерна в наклонном положении при различных возможных положениях МЦС [3].
Анализ и обсуждение результатов исследования. Составлена приведенная на рисунке 1 схема плоскопараллельного движения зерновки в скребковом транспортере. Находящаяся в наклонном положении зерновка перемещается в скребковом транспортере, угол наклона ее большой полуоси с вертикалью обозначен α .
Точка 1 касания эллиптического профиля зерновки со скребком совершает сложное движение, при этом горизонтальная скорость скребка является для точки переносной ῡСКР = ῡе , скорость ῡr скольжения по поверхности скребка относительной, абсолютная (результирующая) скорость равна ῡa=ῡе+ῡr. Скорость ῡ2 точки 2 касания зерновки с поддоном горизонтальна. Точка 3 на схеме построена, как точка пересечения нормалей, проведенных к эллиптическому профилю зерна в ее точках касания 1 и 2.
Силы трения FТР1 и FТР2 направлены против скоростей скольжения точек контакта (или против направлений возможного движения).
Зерно совершает плоскопараллельное движение. МЦС тела, обозначенный на схеме СV, находится как точка пересечения перпендикуляров к векторам ῡa и ῡ2 и расположен на вертикальной прямой 2-3. Точка СV может занимать на вертикали 2-3 различные положения.
Рассмотрим возможные варианты расположения МЦС на вертикали 2-3 и установим соответствующие каждому из этих вариантов направления вращения зерновки и скоростей ее точек касания 1 и 2 (рисунок 2). Также определим направления сил трения скольжения.
1) Точка CV находится ниже точки 2 зерновки и бесконечно от нее удалена (рисунок 2,а). В этом случае зерновка имеет нулевую угловую скорость, движется поступательно, скорости всех точек зерна равны скорости скребка ῡСКР = ῡе. Силы трения FТР1 и FТР2 направлены соответственно против скоростей ῡr и ῡ2, как показано на рисунке 2,а.
Не меняется характер движения твердого тела, если точка СV расположена бесконечно выше точек 2 и 3.
2) МЦС ниже точки 2 и находится от нее на конечном расстоянии (рисунок 2,б). В рассматриваемом варианте движения зерно вращается по часовой стрелке, скорость ῡr скольжения точки контакта 1 относительно поверхности скребка направлена вверх, скорость ῡ2 скольжения точки 2 по поддону – вправо. Направления сил трения FТР1 и FТР2 противоположны векторам, указанных на рисунке 2,б скоростей.
3) Точка СV совпадает с точкой контакта 2 (рисунок 2,в). В этом случае зерновка перекатывается по дну поддона без скольжения, ее угловая скорость направлена по часовой стрелке, скорость ῡr – вверх, ῡ2 = 0. Сила FТР1 направлена вниз, направление силы FТР2 по схеме на рисунке 2,в не определяется, ее мощность равна нулю.
4) Точка СV расположена между точками 2 и 3 (рисунок 2,г). Направления векторов ῡr, ῡ2 , FТР1, FТР2 и угловой скорости ω показаны на рисунке 2,г.
5. Не исключен вариант плоскопараллельного движения зерна в соответствии со схемой на рисунке 2,д, когда мгновенный центр скоростей расположен выше точки 3 (рисунок 2д). Угловая скорость зерновки противоположна часовой стрелке, направления векторов ῡr , ῡ2 , FТР1, FТР2 показаны на чертеже.
6) Последний из возможных вариантов плоскопараллельного движения показан на рисунке 2,е. Точки СV и 3 совпадают только в том случае, если абсолютная скорость ῡa точки контакта 2 вертикальна, что, в свою очередь, возможно лишь при отрыве твердого тела от поверхности скребка.
Выводы. 1. Показано, что зерновки пшеницы или ржи, перемещаемые в скребковом транспортере, в некоторых случаях могут совершать плоскопараллельное движение. Точка касания эллиптического профиля зерновки со скребком совершает сложное движение, при этом горизонтальная скорость скребка является для нее переносной, скорость скольжения по поверхности скребка относительной. Скорость точки 2 касания зерновки с поддоном горизонтальна.
2. Рассмотрены шесть возможных вариантов расположения мгновенного центра скоростей зерна, что позволило для каждого из этих вариантов установить направления векторов скоростей контактов, угловой скорости твердого тела, а также направления действующих на зерновку в контактах сил трения.
1. Letoshnev M.N. Selskokhozyaystvennye mashiny. Teoriya, raschet, proektirovanie i ispytanie. [Agricultural machines. Theory, calculation, design and testing]. / M.N. Letoshnev. - M.-L.: Gosudarstvennoe izd-vo seskokhozyaystvennoy literatury. 1955. - P. 764.
2. Nafikov M.Z. The equilibrium of grains of wheat and rye in an inclined position. [Ravnovesie zernovok pshenitsy i rzhi v naklonnom polozhenii]. / M.Z. Nafikov, I.Kh. Masalimov, V.A. Pavlenko / Vestnik rossiyskoy selskokhozyaystvennoy nauki. - The Herald of Russian agricultural science. - 2015. - №3. - P. 18-20.
3. Nafikov M.Z. Teoreticheskaya mekhaniki. Razdel kinematika. Konspekt lektsiy. [Theoretical mechanics. Section kinematics. Lecture notes]. Ufa, Bashkirskiy GAU, 2012. P. 68.
4. Masalimov I.Kh. Mobile conveyor dryer. [Peredvizhnaya konveernaya sushilka]. /Masalimov I.Kh., Ganeev I.R., Permyakov V.N./ Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya selskogo khozyaystva. - Mechanization and electrification of agriculture. 2010. № 3. P. 9-10.
5. Masalimov I.Kh. What is the best way to dry seeds? [Kak luchshe sushit semena?] / Masalimov I.Kh., Efimov A.V., Ganeev I.R., Permyakov V.N. / Selskiy mekhanizator. - Rural machine operator. 2009. № 8. P. 16-17.
6. Masalimov I.H. Sushil'no-sortiroval'naya ustanovka sypuchih materialov. / Masalimov I.H., Permyakov V.N., Ganeev I.R. / Patent na poleznuyu model' RUS 77950 10.09.2008
7. Masalimov I.H. Ustroystvo dlya sushki i sortirovki sypuchih materialov/ Masalimov I.H. Karimov H.T., Ganeev I.R., Permyakov V.N. , Fayzrahmanov Sh.F. / Patent na izobretenie RUS 2577909 05.03.2015
8. Masalimov I.Kh. Drying and sorting plant for bulk materials. [Sushilno-sortirovalnaya ustanovka sypuchikh materialov]. / Masalimov I.Kh., Permyakov V.N., Ganeev I.R. / Patent na poleznuyu model RUS 77950 10.09.2008
9. Masalimov I.Kh. Ustroystvo dlya sushki i sortirovki sypuchikh materialov. [Device for drying and sorting bulk materials]. / Masalimov I.Kh., Karimov Kh.T., Ganeev I.R., Permyakov V.N. , Fayzrakhmanov Sh.F. / Patent na izobretenie RUS 2577909 05.03.2015.
