CC BY
7S
d ) https://dx.doi.org/10.36522/2181-9637-2023-3-10 UDC: 677.021.156
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВАРИАНТОВ ПРОФИЛЕЙ КОЛОСНИКОВЫХ РЕШЕТОК НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ МОДУЛЯ КРУПНОГО СОРА
Нажмитдинов Шухрат Абдукаримович,
лаборант кафедры технологии первичной переработки натуральных волокон, e-mail: [email protected];
Абдулхафизов Бунёд Хакимжанович,
самостоятельный соискатель, ORCID: 0000-0003-1406-9968
Наманганский инженерно-технологический институт
Введение
В основу разработки новых профилей колосников положены требования рыночной экономики к проектируемой продукции: высокая технологичность и надежность в эксплуатации, низкая металлоемкость и энергоемкость процесса изготовления. Исследования по рифленому профилю колосника показали его эффективность в процессе эксплуатации, однако значительные потери материала в отходах, выросшие цены на металл и дефицит в профиле потребовали изыскать новые разработки профилей колосников, чтобы сохранить преемственность положительных свойств известных технических решений (Muradov, Sarimsakov, & Khusanov, 2014). Мы рассмотрели четыре вида профилей колосника: серийный, рифленый, трапециевидный и гнутый из листа металла (или высокопрочной пластмассы) по совместному предложению Ташкентского института текстильной и легкой промышленности и АО «Пахта джин КБ», причем трапециевидный профиль сочетает плоскую грань и радиусный профиль, а гнутый из листа железа содержит прямо-
Аннотация. В статье рассмотрены вопросы разработки новых профилей колосников в оборудовании для очистки хлопка-сырца от крупных примесей в целях повышения эффективности очистки оборудованием, расчетных процессов. Рассмотрены четыре типа профиля колосника для очистительной машины при очистке хлопка-сырца от мелких и крупных примесей. Было установлено два варианта профилей: радиусный и изогнутый металлический колосник. Профильные решетки-колосники были разработаны на заводе «Пахтаджин КБ», и проведены совместные исследования на экспериментальной комбинированной установке. Были проведены эксперименты на разных скоростях для определения производительности и эффективности очистки путем изучения различных профилей стержней колосника в экспериментальном оборудовании для очистки хлопка от крупных примесей. Результаты эксперимента показали, что предпочтительнее гнутый решетчатый колосник из листового железа. Предложенная железная решетка-колосник рекомендуется для промышленного применения.
Ключевые слова: хлопок-сырец, влажность, исследования профилей колосников, очиститель.
ПАХТАНИ ЙИРИК ИФЛОСЛИКЛАРДАН ТОЗАЛАШ ЭКСПЕРИМЕНТАЛ УСКУНАСИДА КОЛОСНИКЛИ ПАНЖАРАЛАРНИНГ ТУРЛИ ВАРИАНТДАГИ ПРОФИЛЛАРИНИ ТАДКИК КИЛИШ
Нажмитдинов Шухрат Абдукаримович,
«Табиий толаларни дастлабки ишлаш
технологияси» кафедраси лаборанти;
Абдулхафизов Бунёд Хакимжанович,
муста^ил тад^и^отчи
Наманган му^андислик-технология институти
Аннотация. Мацолада чигитли пахтани йирик ифлос аралашмалардан тозалаш учун янги панжара профиллари ишлаб чициш, машинанинг тозалаш самарадорлигини ошириш ва уисоблаш жараёнлари куриб чицилди. Чигитли пахтани майда ва йирик ифлосликлардан тозалашда тозалаш машинасига турт турдаги панжара профиллари урнатиш мумкинлиги урганилди. Профилларнинг иккита варианти урнатилди: радиус шаклли ва металлдан ясалган эгилган панжара. Профиль панжаралар «Пахта джин» КБнинг амалиёт заводида ишлаб чицилди ва экспериментал тулиц профилли дастгоу урнатиш буйича цушма тадцицотлар олиб борилди. Пахтани йирик ифлосликлардан тозалаш экспериментал ускунасида колосникли панжараларнинг уар хил вариантдаги профил-ларини тадциц цилиш орцали иш унумдорлиги ва тозалаш самарадорлигини аницлаш учун турли тезликларда тажрибалар утказилди. Тажриба натижалари шуни курсатдики, темир листдан эгилган колосникли панжара афзалликларга эга. Темир колосникли панжара саноатда фойда-ланиш учун тавсия этилади.
Калит сузлар: пахта хомашёси, намлик, панжара профилларини урганиш, тозалагич.
EXPERIMENTAL STUDIES OF GRATE PROFILE VARIANTS ON THE COARSE DEBRIS MODULE EXPERIMENTAL PLANT
Nazhmitdinov Shukhrat Abdukarimovich,
Laboratory Assistant of the Department of Technology of Primary Processing of Natural Fibers;
Abdulkhafizov Bunyod Khakimzhanovich,
Independent Applicant
Namangan Institute of Engineering and Technology
Abstract. The article deals with development of new grid profiles in the equipment for cleaning of seed cotton from major impurities, improvement of the cleaning efficiency of the machine, and calculation processes. Four types of grid profiles were considered for cleaning machines when cleaning seed cotton from small and large impurities. Two versions of the profiles were installed: a radius-shaped and a curved metal grill. Profile fences were developed at the
линейный участок профиля, образующий рабочую грань, и сопряжен в продолжение с криволинейной поверхностью.
Материалы и методы
Профиль колосника имеет высокую избирательную способность при очистке волокнистого материала от мелких и крупных сорных примесей. Нами изучены два варианта профилей: трапециевидный с хвостовиком радиусной формы и гнутый колосник из листового металла. Варианты изготавливались на опытном производстве АО «Пахта джин КБ», а совместные исследования проводились на экспериментальной полнопрофильной стендовой установке кафедры первичной обработки хлопка в Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности по схемам, представленным на рисунке 1. Колосники нового профиля установили на полнопрофильной стендовой установке модуля очистки (рис. 2). Эксперименты провели на хлопке-сырце 1 и 3 сорта разновидности С6524 (трудноочищаемая селекция) при расчетной производительности (регулировалась числом оборотов питающих валиков), соответствующей производительности поточной линии установки хлопкоочистительной комбинированной (УХК).
Результаты исследований
Вследствие того, что исследуемые варианты различались по ширине рабочей части 0 = 20 мм - серийный и t = 8 мм -предлагаемый, сектор установки колосников в модуле (при одинаковом их количестве) значительно уменьшается, в связи с чем для объективной оценки эффективности профилей устанавливали одинаковое количество колосников, а освободившийся сектор закрывали направите-лем ^и1аутопоу, Каптоу, & МагиГ^апоу, 2016).
Исходные характеристики:
- для 1 сорта: общая засоренность -2,9 %, в т. ч. крупного сора - 0,6 %, мелкого сора - 2,3 %, влажность - 8,4 %, поврежденных семян - 1,2 %;
100
ИЛМ-ФАН ВА ИННОВАЦИОН РИВОЖЛАНИШ PRINT ISSN 2181-9637
НАУКА И ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ ONLINE ISSN 2181-4317
SCIENCE AND INNOVATIVE DEVELOPMENT 3 / 2023
05.06.02 - ТУКИМАЧИЛИК МАТЕРИАЛЛАРИ ТЕХНОЛОГИЯСИ ВА ХОМАШЁГА
ДАСТЛАБКИ ИШЛОВ БЕРИШ
- для 3 сорта: общая засоренность -7,6 %, в т. ч. крупного сора - 2,4 %, мелкого сора - 5,2 %, влажность - 8,7 %, поврежденных семян - 1,95 %.
SO
М2:/
ЩО
а)трапециевидный;
/О MSil
И
б)гнутыйизлиста Рис. 1. Варианты исследования профилей колосников очистителя
Опыты ставили в трех повторно-стях при исходной массе в каждой пробе т = 3 кг, масса регламентировалась объемом шахты-накопителя и была достаточна для стабильного протекания процесса, причем производительность установки регулировалась числом оборотов питающих валиков с помощью вариатора ИВА и соответствовала производительности поточной линии УХК. Эксперименты провели на четырех вариантах профилей колосников: 1 - серийный (круглый 20 мм), 2 - рифленый (диаметр 20 мм), 3 - трапециевидный и 4 - гнутый из листа железа (рис. 3).
"Pakhta Djin KB" practical plant and joint research was conducted on installing of an experimental full-profile bench. Experiments were carried out at different speeds to determine the performance and cleaning efficiency by studying different profiles of the column bars in the experimental equipment for cleaning cotton from large impurities. The results of the experiment showed that the iron sheet bent colosnik grid is preferable. The recommended iron columnar grating is recommended for industrial implementation.
Keywords: raw cotton, moisture content, research of grate profiles, cleaner
Рис. 2. Экспериментальная полнопрофильная стендовая установка
Рис. 3. Варианты исследуемых профилей колосниковых решеток
Таблица
Основные показатели хлопка-сырца после пропуска через экспериментальную
установку
№ Показатель Исходные параметры Очистительный эффект, % от вида профиля колосников
1 2 3 4
I. Показатели хлопка-сырца
1 сорта С6524
1. Засоренность общая, %, 2,9 52,1 57,6 55,2 55,8
в т. ч. крупного сора; 0,6 62,3 63,1 59,2 64,5
мелкого сора 2,3 46,7 56,8 52,4 54,4
PRINT ISSN 2181-9637 ИЛМ-ФАН ВА ИННОВАЦИОН РИВОЖЛАНИШ
ONLINE ISSN 2181-4317 НАУКА И ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ
3 / 2023 SCIENCE AND INNOVATIVE DEVELOPMENT
05.06.02 - ТУКИМАЧИЛИК МАТЕРИАЛЛАРИ ТЕХНОЛОГИЯСИ ВА ХОМАШЁГА
ДАСТЛАБКИ ИШЛОВ БЕРИШ
№ Показатель Исходные параметры Очистительный эффект, % от вида профиля колосников
1 2 3 4
2. Влажность хлопка-сырца, % 8,4 - - - -
3. Содержание поврежденных семян, % 1,2 2,7 2,9 3,6 3,1
4. Содержание в отходах, %:
- частиц хлопка-сырца; - 1,93 3,2 2,4 2,2
- свободного волокна. - 0,18 0,27 0,29 0,23
II. Показатели хлопка-сырца 3 сорта С6524
1. Засоренность общая, %, 7,6 48,3 54,5 50,8 54,6
в т. ч. крупного сора; 2,4 53,8 54,2 57,6 56,8
мелкого сора 5,2 45,3 52,4 50,1 51,5
2. Влажность хлопка-сырца, % 8,7
3. Содержание поврежденных семян, % 0,43 3,8 4,20 4,53 3,9
4. Содержание в отходах, %:
- частиц хлопка-сырца; - 2,64 3,78 2,82 2,75
- свободного волокна. - 0,27 0,39 0,34 0,3
Анализ результатов экспериментов представлен в таблице и в виде гистограмм (рис. 4-6).
Варианты профилей колосников:
1) круглый, диаметр 20 мм; 2) рифленый, диаметр 20 мм; 3) трапециевидый; 4) гнутый из листа железа.
Очистительный эффект, Очистительный эффект по Очистительный эффект по общий, % крупному сору, % мелкому сору, %
60 50 40 30 20 10 о
□ Круглый □Рифленный Трапециевидный вГнутый из листа
Рис. 4. Гистограмма основных показателей очистительного эффекта модуля очистки по вариантам колосниковых решеток (хлопок-сырец 1 сорта, 1 класса, разновидность С6524,
W = 8,4 %)
Рис. 5. Гистограмма основных показателей очистительного эффекта модуля очистки по вариантам колосниковых решеток (хлопок-сырец 3 сорта, 1 класса, разновидность С6524,
W = 8,7 %)
102
ИЛМ-ФАН ВА ИННОВАЦИОН РИВОЖЛАНИШ PRINT ISSN 2181-9637
НАУКА И ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ ONLINE ISSN 2181-4317
SCIENCE AND INNOVATIVE DEVELOPMENT 3 / 2023
05.06.02 - ТУКИМАЧИЛИК МАТЕРИАЛЛАРИ ТЕХНОЛОГИЯСИ ВА ХОМАШЕГА
ДАСТЛАБКИ ИШЛОВ БЕРИШ
Рис. 6. Гистограмма основных показателей модуля очистки по вариантам колосниковых решеток (хлопок-сырец 3 сорта, 1 класса, разновидность С6524, W = 8,7 %)
Анализ результатов исследования
Результаты экспериментов показали, что установка колосников с повышенной избирательной способностью к соровыде-лению (рифленый профиль по ГОСТ 578175) улучшает основные технологические характеристики модуля очистки. Следует отметить увеличение интенсификации процесса очистки при разнонаправленной ориентации рифлей в смежных колосниках (Axmedxodjayev, Umarov, & Ortiqova, 2019). Так, установлен прирост очистительного эффекта на 5-7 %, в основном за счет выделения мелких сорных примесей при практически одинаковом проценте образования свободного волокна и поврежденных семян. Вместе с тем следует отметить значительное увеличение ухода летучек хлопка в отходы на 6-8 % (относительно) (Axmedxodjayev, Xodjiyev, & Abduvoxidov, Mashinalarni loyihalash asoslari [Fundamentals of machine design], 2020).
В вариантах по трапециевидному и гнутому из листа профилей установлено преимущество гнутого профиля (рис. 7), практически по всем показателям процесса (Axmedxodjayev & Abduvaxidov, Paxta tozalash mashinalarini hisoblash va loyihalash [Calculation and design of cotton ginning machines], 2013). Следует отметить, что после пропуска хлопка-сырца по варианту с трапециевидными колосниками замечено укорочение сора удлиненной формы (черешков) в отходах на 12-15 %
абс., отмечается и рост содержания свободного волокна в отходах (на 11,8 % отн.) (Axmedxodjayev, Umarov, & Ortiqova, 2019). На колосниках гнутого профиля прирост содержания свободного волокна составил не более 0,5 % (относительно круглого), не отмечено укорочения сора удлиненной формы (Hardin, Barnes, Valko, Martin, &С1арр, 2018).
a) общий вид модуля; И 'rtritfci'*-' 11 '■'•■i
б) вид на колосниковую решетку
Рис. 7. Установка гнутого профиля колосников в модуле очистки
05.06.02 - ТУКИМАЧИЛИК МАТЕРИАЛЛАРИ ТЕХНОЛОГИЯСИ ВА ХОМАШЁГА
ДАСТЛАБКИ ИШЛОВ БЕРИШ
На основании анализа экспериментальных данных можно сделать вывод о предпочтительности гнутого профиля колосника по основным технологическим параметрам процесса перед остальными рассмотренными вариантами. Колосниковая решетка с гнутым профилем становится «прозрачной» для переориентации и выхода сорных примесей в межколосниковые зазоры (Axmedxodjayev & Abduvaxidov, Paxta tozalash mashinalarini hisoblash va loyihalash [Calculation and design of cotton ginning machines], 2013). Поэтому мы провели предварительные расчеты профиля колосника на прочность от воздействия технологической нагрузки (условно принята как Р = 100 кг), на рабочей длине модуля (серийный вариант), равной L = 1 900 мм, при длине пролета между опорами в колоснике S = 475 мм. При толщине гнутого профиля tx = 5 мм и t2 = 2 мм стрела прогиба составила соответственно Z1 = 0,3 мм и Z2 = 1,3 мм, что вполне удовлетворяет технологическим условиям процесса. При выборе минимальной толщины профиля колосника следует увеличить число опор по рабочей длине модуля очистки (Sarimsakov A. , 2018).
Сравнительный анализ результатов экспериментов серийного и гнутого профилей колосников показал прирост общего очистительного эффекта по сравнению с серийным профилем колосниковой решетки на 3,68 % абс., по крупному сору вырос на 2,2 % абс., а по мелкому сору на 4,7 % абс. При этом не замечено прироста
свободного волокна и укорочения сора удлиненной формы в отходах (Mardonov, 1ЬгоЫто^ Akhmedkhojaev, Sharipov, & Tozhiboev, 2021). Необходимо отметить, что в условиях значительного роста стоимости металла (мировых цен с февраля 2009 года) новый профиль колосниковой решетки в 2,5 раза легче серийной конструкции, что составит значительную экономию по его расходу. Предложение представляет интерес для промышленности ^икутопо^ Karimov, & Marufkhanov, 2016).
Выводы
Проведены сравнительные эксперименты на полнопрофильной стендовой установке четырех вариантов профилей колосниковых решеток в модуле очистки хлопка-сырца от крупного сора на хлопке-сырце 1 класса 1-го и 3-го сорта разновидности С6524. Результаты экспериментов показали преимущество профиля колосника, гнутого из листа железа. Так, прирост общего очистительного эффекта по сравнению с серийным профилем ко-лосникой решетки составил 3,68 % абс., по крупному сору вырос на 2,2 % абс., а по мелкому сору на 4,7 % абс. В настоящее время в условиях значительного роста стоимости металла новый профиль колосниковой решетки в 2,5 раза легче серийной конструкции, что позволяет иметь значительную экономию по его расходу. Предлагаемый профиль колосника рекомендуется для внедрения в промышленность.
REFERENCES
1. Agzamov, M. (2018). Jinlash jarayonida mahsulot sifatiyaxshilanadiganyangi tejamkor texnologik jarayon ko'rsatgichlarini aniqlash [Identifying new cost-effective technological process indicators that improve product quality during ginning]. Tashkent.
2. Avazbek, O., Mirzaolim, S., Ibrohim, M., & Shokir, A. (2018). The Theoretical Studies of the Cultivation of Three Cotton Seeds along the Plain. Engineering(10), 514-520. doi:10.4236/ eng.2018.108037
S
3. Axmedxodjayev, K., Umarov, A., & Ortiqova, K. (2019, August). Investigation of the Ginning Process on DP series saw gin stands. Engineering, 11(8). doi:10.4236/eng.2019.118036
4. Axmedxodjayev, X., & Abduvaxidov, M. (2013). Paxta tozalash mashinalarini hisoblash va loyihalash [Calculation and design of cotton ginning machines]. Namangan.
5. Axmedxodjayev, X., Salimov, A., & Tuychiyev, T. (2020). Tabiiy tolalarni dastlabki ishlash texnologiyasi [Technology of preliminary processing of natural fibers]. Namangan.
6. Axmedxodjayev, X., Xodjiyev, M., & Abduvoxidov, M. (2020). Mashinalarni loyihalash asoslari [Fundamentals of machine design]. Tashkent.
7. Hardin, R. G., Barnes, E., Valko, T. D., Martin, W. B., & Clapp, D. (2018). Engineering and ginning: Effects of gin machinery on cotton quality. Journal of Cotton Science, 36-46. Retrieved from https:// www.cotton.org/journal/2018-22/1/upload/JCS22-036.pdf
8. Lascano, R., Baumhardt, R., Goebel, T., Baker, J., & Gitz III, D. (2017). Irrigation Termination Thermal Time and Amount on Cotton Lint Yield and Fiber Quality. Open Journal of Soil Science(7), 216-234. doi:10.4236/ojss.2017.79016
9. Mardonov, B., Ibrohimov, F., Akhmedkhojaev, K., Sharipov, H., & Tozhiboev, M. (2021). Theoretical study of the movement of cotton seed flow along the contour of the rib. Engineering(13), 526-535. doi:10.4236/eng.2021.1310037
10. Muradov, R., Sarimsakov, O., & Khusanov, S. (2014). O rezervakh povysheniya effektivnosti pnevmotransportirovaniya khlopka [On reserves for increasing the efficiency of cotton pneumatic conveying]. Mechanical problems.
11. Obidov, A. (2018). Investigation of the Properties of Fibrous Cotton Seeds, for Sorting on a Mesh Surface. Engineering(10), 572-578. doi:10.4236/eng.2018.109041
12. Obidov, A., & Sultonov, M. (2020). To Research the Method of Separating Fibers Suitable for Spinning on a Needle Drum. International Scientific and Practical Conference Cutting Edge-Science, 7 (4), pp. 128-131. Shawnee. Retrieved from https://journals.pen2print.org/index.php/ijr/article/ view/19897
13. Obidov, A., Mamatqulov, O., & Sultonov, M. (2018). Theoretical Analysis of the Movement of Cotton Piece on the Slope Surface. International Conference Science and Practice: A New Level of Integration in the Modern World, (pp. 151-156). Berlin - Warsawa. Retrieved from https://www.sdrp. org/(S(czeh2tfqw2orz553k1w0r45))/reference/referencespapers.aspx?referenceid=2902477
14. Sarimsakov, A. (2018). Tola ajratish jarayoni samaradorligini oshirish maqsadida arrali jin ishchi kamerasini takomillashtirish [To improve the efficiency of the fiber separation process, improve the working chamber of the saw gin]. Namangan.
15. Sarimsakov, O. (2021). Paxta sanoatida ayerodinamika va pnevmotransport [Aerodynamics and pneumatic transport in the cotton industry]. Namangan: Navro'z Publ.
16. Sharipov, K., Akhmedxodjayev, K., Tojiboyev, M., & Sarimsakov, O. (2020). The mathematical model of seed movement on a concave profile rib. Engineering(12), 216-227. doi:10.4236/ eng.2020.123017
17. Sulaymonov, R., Karimov, U., & Marufkhanov, B. (2016). Study and recommendations on foreign-made technologies and equipment for raw cotton ginning, seed linting, fiber and lint cleaning, operated at domestic ginneries. Ташкент: Paxtasanoat ilmiy markazi.
18. Sultonxodjayeva, A. (2012). Paxtani saklash va tayyorlash texnologiyasi [Cotton storage and preparation technology]. Tashkent: Mekhnat Publ.
19. Umarov, A. (2018). Tola sifatini yaxshilash maqsadida arrali jinni ta'minlash jarayonini takomillashtirish [Improving the process of providing sawn gin in order to improve the quality of fiber]. Namangan.
Рецензент: Абдуллаев К.Н., к.т.н., доцент кафедры автоматизации машин Наманганского инженерно-строительного института.
PRINT ISSN 2181-9637 ИЛМ-ФАН ВА ИННОВАЦИОН РИВОЖЛАНИШ
ONLINE ISSN 2181-4317 НАУКА И ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ
3 / 2023 SCIENCE AND INNOVATIVE DEVELOPMENT
