Combine de Porumb

1.Prezentare generală a combinelor de porumb

Recoltarea porumbului se face prin mai multe metode :

– recoltarea porumbului sub formă de boabe cu ajutorul combinelor de cereale autopropulsate, prevăzute cu culegător de știuleți și echipament de treier (C12 și C14 echipate pentru porumb, această tehnologie impune uscarea artificială a boabelor în vederea conservăriiși depozitarii lor);

– recoltarea integrală a porumbului cu combina autopropulsată, cu executarea concomitentă a tocării tulpinilor și încărcarea boabelor în remorcă;

– recoltarea știuleților nedepănușați, cu combina de recoltat porumb, cu tocarea concomitentă a tulpinilor, depănușarea realizându-se ulterior cu mașini pentru depănușat;

– recoltarea știuleților cu culegătorul de știuleți și depănușarea lor cu echipamentul de depănușat, tulpinile de porumb recoltându-se ulterior (combina CARP-4 și C6P).

1.1. Construcția generală a combinelor autopropulsate de recoltat porumb știuleți

Alegerea tehnologiilor de recoltare a porumbului depinde de utilajele existente în unitatea agricolă și de posibilitatea depozitării și păstrării porumbului recoltat. Combine destinate recoltării porumbului în știuleți depănușați implică în derularea procesului tehnologic următoarele operații:

detașarea știuleților de pe tulpini;

depănușarea știuleților;

încărcarea știuleților în remorca atașată combinei.

Principalele elemente constructiv funcționale ale unei asemenea combine sunt prezentate în figura 1.

Echipamentul de recoltat porumb (fig.1.1.) este alcătuit din patru secții de lucru situate la distanțe reglabile de 700…800 mm. Acestea sunt dispuse dezaxat față de axa longitudinală a combinei. Procesul de lucru implică trecerea tulpinilor de porumb printre plăcile de detașare 1 aflate deasupra valțurilor 2, care le trag (antrenează) datorită faptului că se rotesc în sens contrar. Știuleții desprinși sunt antrenați de lanțurile cu racleți 3,până la jgheabul melcului transversal 4.Melcii 5 și 6 transportă știuleții de la extremități la paletele din cauciuc 7, care îl transferă elevatorului central 8, de unde ajung în interiorul combinei la transportorul curbat.

În figura 1.2. este reprezentată o secție de detașare a echipamentului de recoltat porumb știuleți. Lanțul cu gheare 1 se deplasează pe roata motrică 2 și roata de întindere 3. Plăcile de detașare 4 se fixează pe cadrul secției prin intermediul a patru șuruburi. Bucșa 5 are rolul de preveni căderea lanțului cu gheare și de a împiedica intrarea lui între valțurile de tragere 10. Bucșa este sudată de roata motrică. Ghidajele 6 îndeplinesc același rol (ca cel al bucșei). Poziția roții de întindere 3 se realizează cu ajutorul resortului 8 și al șurubului de reglaj 9.

Valțul de tragere din dreapta este reglabil, astfel el permite obținerea unei distanțe diferite între valțuri.

Pe cadru se mai fixează și cuțitele răzuitoare 10, a căror poziție este reglabilă față de muchia valțurilor de tragere 13. Patinele răzuitoare 11 sunt reglabile și ele față de melcul 12 (orificiile de fixare din brațele de susținere sunt alungite).

Depănușătorul 5 este prevăzut cu cinci secții de lucru a câte două valțuri, unul din cauciuc și unul metalic, fiecare prevăzut cu o parte melcată (captator de impurități).Pe jgheaburile de deversare a știuleților sunt montate două deflectoare, cu rolul distribuirii uniforme a știuleților pe cele cinci secții de lucru ale subsistemului. Tot în acest scop, dar și cu rol de a orientă știuleții pe direcția valțurilor s-a montat uniformizatorul cu palete 4. Deasupra secțiilor de depănușare sunt amplasați palpatorii, aceștia având rolul de a apăsa știuleții pe valțuri (trei rânduri de rotoare cu palete din cauciuc).

Pănușile și boabele care trec printre valțurile de depănușare cad pe sita superioară a casei oscilante. Curentul de aer debitat de ventilator separă boabele, care sunt recuperate și transportate în buncărul combinei 2 cu ajutorul unui elevator.

2. Analiza constructiv funcțională a subansamblului

Rolul aparatelor de detașare a știuleților constă în realizarea desprinderii știuleților de porumb de pe tulpină. Pendunculul având rezistența la rupere mai mică decât tulpina, prin solicitare la întindere cedează, secțiunea de rupere aflându-se la baza știuleților.

2.1. Clasificarea aparatelor de detașare a știuleților se face:

– după componența organelor de lucru în două grupe:

aparate de detașare cu funcții distribuite

aparate de detașare cu funcții multiple

– după modul cum pătrund tulpinile în organele active:

aparate de detașare cu prindere axială

aparate de detașare cu prindere tangențială

Fig.2.1. Aparate de detașare a știuleților cu funcții distribuite

Aparatele de detașare cu funcții distribuite sunt alcătuite din grupa de organe ce execută operații diferite : organe de tragere a tulpinilor și organe de reținere și detașare a știuleților. Cele mai importante aparate de acest tip sunt cele cu valțuri de tragere canelate și valțuri de detașare netede cu valțuri combinate , cu valțuri de tragere canelate și valțuri de detașare profilate cu acțiune de respingere a știuleților, cu valțuri de tragere canelate și plăci de reținere a știuleților.

2.2. Aparatele de detașare cu funcții multiple sunt alcătuite din două valțuri speciale care realizează atât tragerea tulpinilor cât și detașarea știuleților.

2.3. Aparatele de detașare cu prindere axială au în partea anterioară a valțurilor o porțiune conică, tronconică sau cilindrică de diametru mai mic, prevăzută cu nervuri elicoidale. Aceste aparate sunt utilizate mai ales la mașinile pentru recoltarea integrală a porumbului. Fig.2.2. Aparate de detașare s știuleților, cu funcții multiple

2.4. Aparatele de detașare cu prindere tangențială se caracterizează prin faptul că lanțurile de alimentare introduc forțat tulpinile între valțuri (fig.2.2.b). Valțurile au două porțiuni distincte: partea de prindere 4. și partea de tragere 1. Lanțurile de alimentare vor fi antrenate prin angrenajele 3, distanța între valțuri reglându-se cu ajutorul lagărului mobil 2. Aceste aparate sunt utilizate cu precădere la culegătoarele de știuleți.

Cele mai utilizate tipuri de valțuri sunt cele cilindrice cu nervuri elicoidale (fig.2.3.a) , cilindrice stelate (b), cu caneluri (c), cu rifluri (d), cu bare aplicate (e), cu profil camă (f) sau paralelipipedice (g).

Fig.2.3. Tipuri de valțuri de tragere a plantelor

Procesul de lucru al aparatelor menționate anterior cuprinde trei faze:

Prinderea tulpinilor între valțuri

Tragerea tulpinilor

Detașarea știuleților

Tulpinile sunt dirijate către valțurile de detașare rezultând apariția forțelor N și T=fN f- fiind pentru valțuri netede coeficientul de frecare între tulpina și valț iar pentru cele cu nervuri fiind coeficientul de aderență. Componentele acestor forțe vor fi și ,respectiv și . (fig.3.) Forțele și presează tulpinile între valțuri: forța se opune tragerii tulpinii între valțuri, în timp ce face tocmai tragerea tulpinilor între valțuri.

3. Elemente teoretice utilizate la dezvoltarea algoritmului

Fig.3. Prinderea tangențială a tulpinilor de porumb

Condiția de prindere a tulpinilor și tragerea lor între valțuri este dată de inegalitățile: ≥

T cosα ≥ Nsinα

fNcosα ≥ Nsinα

Valoarea lui α poate fi stabilită din relațiile geometrice între diametrul tulpinii (d=36), înainte de laminare, după laminare (Δ=22) și diametrul valțului (D=100).

În cazul prinderii axiale a tulpinilor, acestea sunt aduse de către lanțurile de alimentare la conurile de recepție, ale valțurilor (fig.3.1.).

Din desen se observă că pentru ca tulpinile să nu fie îndepărtate de capetele conice este necesar ca : β ≤ φ unde φ – este unghiul de frecare al tulpinii pe valț. În cazul valțurilor de fontă β = 5…7,5°.

Pentru a asigura pătrunderea tulpinii între vîrfurile conice este necesar ca:

Condiția de laminare :

˂

Pentru a avea loc laminarea este necesar ca presiunile de contact să fie mai mari decât rezistențele specifice la deformarea tulpinii de la diametrul d la dimensiunea Δ .

Deformarea relativă a tulpinii Ψeste :

Pentru valțurile netede laminarea se produce când deformarea relativă Ψ are valoarea de mai sus. Forța de deformare se determină experimental iar valorile estimate în diferite situații sunt prezentate în tabelul 1.

Tabelul 1

Forțele ce acționeză asupra tulpinii în cazul tragerii printre valțuri sunt reprezentate în figura 3.3.

Determinarea forțelor ce apar în timpul tragerii se va face cu un arc elementar:

ds = Rdα ; ds = 503630.68 = 55224

Suprafața de contact a tulpinii va fi :

dΩ = bRd α

Ω = 84,71 unde: b-lungimea zonei de contact care are lățimea Rdα

Forța de apăsare ce va reveni pe această suprafață elementară va fi :

dN=pbRdα ; N =55522455224= 423.56808 [N]

Fig.3.3. Forțele ce acționează asupra tulpinii în cazul tragerii printre valțuri

Forța de frecare provocată de aceasta va fi :

dT = fdN = fpbRdα ; T = 18298.14 [N]

unde: f-coeficient de frecare între tulpină și valțuri

p- presiunea specifică pe suprafața elementară

Descompunând pe dN pe cele două direcții x și y se va obține:

d = pbRcosα dα ; = 364.28 [N]

d = pbrsinα dα ; = 216.12 [N]

Procedând similar cu dT se obține :

d = fpbRsinαdα ; = 259.344 [N]

d = fpbrcosαdα ; = 437.13 [N]

Proiecțile pe axa yy a forței normale N și a celei de frecare T sunt de sens contrar și anume componentele tind să scoată tulpinile dintre valțurile în timp ce componentele trag tulpinile între valțuri.

> nu are loc laminarea

< tulpina se laminează

Pentru a se găsi poziția punctului de aplicație a reacțiunii N trebuie să se cunoască unghiul . Pe lângă modul de determinare a acestui unghi prezentat anterior , se mai poate proceda în felul următor :

Față de centrul valțului forța elementară de presiune va da un moment elementar d.

d= dRcosα = pbsinαcosαdα

= ; = 182.61

Forța va da față de centrul valțului un moment :

= Rcos= pb(1– cos)cos ; = 21.15

3.1. Faza de detașare

Începe în momentul când știuletele de pe tulpină vine în contact cu suprafața valțurilor sau cu suprafața plăcilor de detașare.

Știuletele având diametrul mai mare decât al tulpinii, nu poate să treacă prin valțuri sau printre plăcile de detașare și se opune tragerii tulpinii. Din acest moment, tulpina și pendunculul, pe lângă deformarea transversală, sunt supuse unei solicitări la întindere. Pendunculul se rupe în secțiunea cu rezistența mică, tulpina este trasă și trecută printre valțuri, iar știuletele detașat este transmis la organele următoare.

Forța maximă de tragere a tulpinii de către valțuri, T, este:

[N]

în care: – este forța normală ce acționează asupra tulpinii (N)

– forța rezultantă

– coeficient de frecare între tulpină și valț

Fig.3.4. Schema deplasării tulpinilor între valțuri

Sub acțiunea forței de tragere T, iau naștere, în punctele de rezemare a știuletului pe valțuri, reacțiunile normale și forțele de frecare .

Fig. 3.5. Detașarea știuleților

Pentru ca știuletele să nu fie antrenat între valțuri trebuie ca: ceea ce se mai scrie:

Forța totală de reținere a știuletului este:

Unghiul de rezemare,, crește când se micșorează diametrul valțurilor D și distanța dintre valțuri .

Detașarea știuleților se realizează cănd:

unde este rezistența la rupere a pendunculului.

În cazul valțurilor de detașare fig.4.a știuletele este solicitat la compresiune transversal de forță:

Forța produce deformarea transversală a știuletului. Componenta se micșorează, respectiv crește când diametrul valțurilor D scade. Dar micșorarea diametrului D înrăutățește condiția de prindere și reduce forța de tragere a tulpinilor.

Concluzii

BIBLIOGRAFIE