Спосіб визначення питомої роботи корчування зерен кукурудзи при різних кінематичних режимах

Винахід відноситься до галузі випробування сільськогосподарських матеріалів, а саме, до способів визначення роботи корчування зерен кукурудзи при різних кінематичних режимах, пов'язаних з різними фіксованими значеннями лінійних та кутових переміщень. При побудові математичних моделей процесів взаємодії робочих органів молотильних апаратів з качанами кукурудзи необхідно знати достовірні значення зусиль та роботи видалення зерен з качанів кукурудзи при різних напрямках дії робочих органів на зернину, та при різних видах навантаження. Знання зусиль та енергії видалення зерен при складному навантаженні є актуальним для розробки нових типів молотильних апаратів та оптимізації параметрів і режимів роботи існуючих, з метою зниження енергомісткості та покращення якості виконання процесу. Більшість способів визначення зусиль та енергії видалення зерна з качанів кукурудзи ґрунтується на визначенні зусилля його видалення при однонаправленій дії (висмикування зернини в радіальному напрямі, або корчування ряду зернин в напрямку вісі качана). Однак, технологічні операції, пов'язані з оптимізацією енергетичних витрат при обмолоті качанів кукурудзи, передбачають знання питомої роботи корчування при різних кінематичних режимах. Нажаль, експериментальні дані за результатами випробувань практично відсутні. Найбільш близьким за технічною сутністю до рішення, що заявляється, є спосіб визначення міцності кріплення зерна до стержня качана кукурудзи, згідно якого качан кукурудзи очищують від обгорток, видаляють вручну більшу частину зерен і залишають піддослідний пояс з фіксованою кількістю зерен, закріплюють стержень качана кукурудзи у захваті випробувальної машини, натискають на нього і визначають питому роботу корчування [Физико-механические свойства растений, почв и удобрений. - М.: Колос, 1970. Всесоюзный научно-исслед. ин-т с.-х. машиностроения им. В.П. Горячкина (ВИСХОМ). С.4648]. Головним недоліком відомого способу є те, що для визначення питомої роботи корчування зерна з качана кукурудзи використовується однонаправлене лінійне переміщення качана, що не дозволяє врахувати вплив кінематичних режимів руху (різні фіксовані значення лінійних та кутових переміщень) на питому роботу корчування. Винаходом ставиться завдання розробки достовірного і точного способу визначення роботи корчування зерен кукурудзи при різних кінематичних режимах. Поставлене винаходом завдання досягається тим, що виконують операції найближчого аналога, а згідно винаходу піддослідний пояс зерен кукурудзи навантажують через циліндричний стакан, який додатково провертають навколо вісі стержня качана кукурудзи з наперед заданою швидкістю, внутрішній і зовнішній діаметри стакана на 1мм більші, відповідно, за максимальний діаметр стержня качана кукурудзи і максимальний діаметр піддослідного пояса зерен кукурудзи, глибина циліндричного стакана на 5...10мм перевищує сумарну довжину частини стержня качана кукурудзи вільного від зерен і довжину піддослідного поясу зерен, на торець стакану, який безпосередньо контактує з піддослідним поясом зерен кукурудзи, наносять механічним шляхом, послідовно на всьому периметрі, трикутні зубці у радіальному напрямі висотою 3...5мм і чисельністю n=n1, де n1 – кількість зерен на качані кукурудзи в піддослідному поясі на максимальному діаметрі в поперечному перерізі і визначають питому роботу корчування зерен кукурудзи а при різних кінематичних режимах, пов'язаних з різними фіксованими значеннями лінійних та кутових переміщень, за формулою Mкр ·v + F·s a= 2n де Мкр, F - відповідно, крутний момент, та стискаюча сила при навантажуванні; v, s - відповідно, кутове та лінійне переміщення циліндричного стакана при навантажуванні; n - кількість зерен в піддослідному поясі. Методика випробувань реалізована на базі випробувальної машини ZDMU-30, в якій навантаження качана кукурудзи здійснюється осьовою силою та крутним моментом. Схема випробувань наведена на Фіг.1. Стержень качана кукурудзи 1 з піддослідним поясом зерен 2 встановлюють у нерухомий захват 3, далі через циліндричний стакан 4 із зубцями на торці 5 за допомогою хвостовика 6 навантажують піддослідний пояс зерен 2 стискаючою силою і крутним моментом з різними фіксованими значеннями лінійних та кутових переміщень. Завдяки зубцям на торцевій частині стакану зерна кукурудзи при навантаженні отримують переміщення як у напрямку осі качана кукурудзи, так і у радіальному напрямку. При такому складному русі циліндричного стакана робота корчування складається з роботи від осьової сили корчування F на лінійному переміщенні s і з роботи крутного моменту Μкр на кутовому переміщенні v . Таким чином, питому роботу корчування зерен кукурудзи а при різних кінематичних режимах можна достовірно визначити за формулою: a= Mкр·v + F·s 2n де; n - кількість зерен в піддослідному поясі. Слід врахувати, що запропонована схема випробувань припускає вільний рух циліндричного стакану 4 (див. Фіг.1) по стержню качана кукурудзи, а з іншого боку, немає жодної необхідності використовувати при випробуваннях циліндричний стакан із зовнішнім діаметром набагато більшим за максимальний діаметр піддослідного пояса зерен кукурудзи, так як у цьому випадку частина торця стакана просто не приймає участі в процесі навантаження. Тому, для оптимізації вартості виготовлення циліндричного стакана в даному способі внутрішній і зовнішній діаметри стакана вибрані всього на 1мм більше, відповідно, максимального діаметра стержня качана кукурудзи і максимального діаметра піддослідного пояса зерен кукурудзи. Глибина циліндричного стакана обмежена тільки можливістю робочого ходу для корчування зерен піддослідного пояса. Запас глибини в 5...10мм дається для технічної процедури зупинки випробувань після викорчовування всіх зерен у піддослідному поясі. Важливу роль при подібному роді випробувань відіграє процедура нанесення зубців на торці циліндричного стакана. Природно, щоб рівномірно прикласти крутний момент до всіх зерен у поперечному перерізі піддослідного шару необхідно, щоб зубці практично потравляли між усіма зернами. Тому, кількість зубців на торці стакана вибирається рівною кількості зерен в піддослідному шарі у поперечному перерізі. Експериментально встановлено, що оптимальними для випробувань є трикутні зубці висотою 3...5мм. При проведенні випробувань слід також звернути увагу на ту обставину, що качани кукурудзи мають різні діаметри. Тому доцільно при проведенні випробувань мати зростаючий ряд циліндричних стаканів з пропорційним відношенням розмірів стаканів і кількістю зубців на їх торцях. Таким чином, використання способу дозволяє підвищити інформативність та достовірність експериментальних даних, оскільки більшість процесів вимолочування кукурудзи відбувається при складному русі, а також точність вимірювань, оскільки фіксуються зусилля та переміщення в аксіальному напрямку, а також крутний момент та кутові переміщення при обертальному русі циліндричного стакана.