Моделювання аеродинамічних процесів двобарабанної жниварки обчісуючого типу

Abstract

При розробці жниварок для збирання сільськогосподарських культур методом обчісування рослин на корені важливим завданням є вибір та обґрунтування конструктивно-режимних параметрів. Проведеними теоретичними дослідженнями встановлено вплив конструктивно-технологічних параметрів жниварки обчісуючого типу на якість протікання процесу в її області при збиранні льону олійного прямим комбайнуванням. Доведено, що на протікання процесу суттєвий вплив має повітряний потік, що утворюється при роботі бітером-відбивачем і обчісуючим барабаном жниварки. Дослідження течії повітря проводилося з використанням програмного пакету STAR-CCM+, який реалізовано на основі методу кінцевих елементів. При цьому використовувалися адаптивні регулярні розрахункові сітки із змінним розміром комірки. Базовий розмір комірки прийнятий 0,001 м. В якості моделі сітки було обрано генератор призматичного шару, генератор багатогранних комірок та генератор поверхневої сітки. Чисельним моделюванням аеродинамічних процесів в жниварці обчісуючого типу встановлено розподіл швидкостей потоку повітря в її області, визначено залежності максимальної швидкості повітряного потоку від частоти обертання бітера-відбивача і обчісуючого барабану, положення повітряної сітки та апроксимована форма кожуха, для якої отримані раціональні конструктивно-технологічні параметри жниварки, що зумовлюють підвищення якості протікання технологічного процесу. За результатами виконаних теоретичних досліджень встановлена можливість спрямованого регулювання процесів в області жниварок обчісуючого типу шляхом обґрунтування їх раціональних параметрів щодо створення ефективних технічних засобів для збирання сільськогосподарських культур

При разработке жаток для уборки сельскохозяйственных культур методом очесывания растений на корню важной задачей является выбор и обоснование конструктивно-режимных параметров. Проведенными теоретическими исследованиями установлено влияние конструктивно-технологических параметров жатки очесывающего типа на качество протекания процесса в ее области при уборке льна масличного прямым комбайнированием. Доказано, что на протекание процесса существенное влияние имеет воздушный поток, образующийся при работе битером-отражателем и очесывающего барабана жатки. Исследование течения воздуха проводилось с использованием программного пакета STAR-CCM +, который реализован на основе метода конечных элементов. При этом использовались адаптивные регулярные расчетные сетки с переменным размером ячейки. Базовый размер ячейки принят 0,001 м. В качестве модели сетки был избран генератор призматического слоя, генератор многогранных ячеек и генератор поверхностной сетки. Численным моделированием аэродинамических процессов в жатке очесывающего типа установлено распределение скоростей потока воздуха в ее области, определены зависимости максимальной скорости воздушного потока от частоты вращения битера-отражателя и очесывающего барабана, положение воздушной сетки и аппроксимирована форма кожуха, для которой получены рациональные конструктивно- технологические параметры жатки, обусловливающие повышение качества протекания технологического процесса. По результатам выполненных теоретических исследований установлена возможность направленного регулирования процессов в области жаток очесывающего типа путем обоснования их рациональных параметров по созданию эффективных технических средств для уборки сельскохозяйственных культур.

When developing reapers for harvesting crops by combing plants on the vine, an important task is the selection and justification of structural-operational parameters. Conducted theoretical studies have established the influence of the structural and technological parameters of the stripping type header on the quality of the process in its area when harvesting oil flax by direct combining. It is proved that the air flow generated during the operation of the reflector beater and the combing drum of the header has a significant effect on the process. The air flow was studied using the STAR-CCM + software package, which is implemented on the basis of the finite element method. In this case, adaptive regular computational grids with a variable cell size were used. The base cell size was taken to be 0.001 m. A prismatic layer generator, a polyhedral cell generator, and a surface mesh generator were chosen as the mesh model. By numerical modeling of aerodynamic processes in a stripping type header, the distribution of air flow rates in its area is established, the dependences of the maximum air flow rate on the rotational speed of the beater-reflector and stripping drum, the position of the air mesh and the shape of the casing are approximated, for which rational structural and technological parameters of the header are obtained causing an improvement in the quality of the process. Based on the results of theoretical studies, the possibility of directional regulation of processes in the field of harvesting type reapers by substantiating their rational parameters for creating effective technical means for harvesting crops was established.