CC BY
7Вестник ФГБОУ ВО РГАТУ, № 2 (26), 2015 -
to improve the efficiency of processes in the process industry is the application process, micronization, ie heat treatment by IR radiation. Overexposure to infrared radiation for various types of agricultural raw materials and its products help to improve its nutritional value, improved sanitation, increased yield of finished products and improve its quality. The paper presents a constructive - technological scheme of the cylindrical micronizator cornmeal, which was developed in FSBEI HPO RGATU the department staff "Mechanization of livestock." Just provides a methodology and calculation of passage of feed grain in a cylindrical cavity micronizator. The obtained formulas have shown that a generator of the outer surface of the casing, the reflector should be made in the form of a hyperbola with the expansion during heating of feed grains and nezastrevaniya in the cavity between the inner cylinder and the housing-reflector. In this form the outer wall of the irradiation chamber is provided at the output of backwater grains overlying grain and grain flow discontinuity occurs in the annular portion of the installation.
Key words: cylindrical micronisers, cornmeal, food, infrared radiation, heat treatment, housing, reflector.
Literatura
Kornilov, S. V. Rezul'taty ispytaniya mikronizatora zerna na propusknuyu sposobnost'[Tekst]/S. V. Kornilov, P. A. Silushin // Sb. nauch. tr. prepodavateley i aspirantov RGATU : materialy nauch.-praktich. konf. 2012 goda. - Ryazan', 2012. - S. 89-92. 2. Pat. 117268 Rossiyskaya Federatsiya, MPK A23L1/025. Ustroystvo dlya mikronizatsii zerna [Tekst] / Silushin P. A., Nekrashevich V. F., Kornilov S. V., Mamonov R. A.; zayavitel' i patentoobladatel'Ryazanskiy gos. agrotekhnol. un-t. - № 2012103206/13; zayavl. 30.01.12; opubl. 27.06.12, Byul. № 18. - 3 s. : il.
3. Mekhanizatsiya i tekhnologiya proizvodstva produktsii zhivotnovodstva [Tekst] / V. G. Koba, N. V. Braginets, D. N. Murusidze, V. F. Nekrashevich. - M. : Kolos, 1999. - 528 s.
4. Ustanovka dlya mikronizatsii zerna [Tekst] / V. F. Nekrashevich, S. V. Kornilov, I. V. Vorob'eva, P. A. Silushin // Energoeffektivnye i resursosberegayushchie tekhnologii i sistemy: materialy mezhdunar. nauch.-praktich. konf., posvyashch. 55-letiyu instituta mekhaniki i energetiki. - Saransk, 2012. - S. 135-139.
5. Cristiane, M. Influence de traitements technologigues des cereals sur l'amidon et sa "digestibilite in vitro'V//Bull. ENS. - 1977. - № 0.278. - P. 7989.
УДК 631.3-18:(621.928:621.882)
К РАСЧЕТУ ПАРАМЕТРОВ ВИНТОВОГО СЕПАРАТОРА
РЫЧКОВ Виктор Анатольевич, д-р техн. наук, зав. отделом, rychkov1970@list.ru ВАСИЛЬЕВ Сергей Сергеевич, зам. зав. отделом, тел. 24-83-16 ФИЛАТОВ Виктор Алексеевич, старший научный сотрудник ГЛАЗУНОВ Иван Сергеевич, старший научный сотрудник Всероссийский научно-исследовательский институт механизации и информатизации агрохимического обеспечения сельского хозяйства, г.Рязань.
В статье рассмотрена оригинальная конструкция сепаратора сыпучих материалов, выполненная в виде наклонного винтового конвейера, в котором на некоторой длине нижней части цилиндрического кожуха выполнено отверстие, закрытое просеивающим решетом. Представлена упрощенная физико-математическая модель процесса сепарации сыпучего материала при его перемещении винтовой спиралью по поверхности цилиндрического решета и методика расчета рациональных его параметров.
Ключевые слова: винтовой конвейер, сепарация, решето, расчет параметров.
Введение
Для просеивания сыпучих материалов, в частности, слежавшихся минеральных удобрений, в ФГБНУ ВНИМС (г. Рязань) разработан винтовой сепаратор (автор идеи - канд. техн. наук Тере-хин В.Г.). Сепаратор выполнен в виде наклонного винтового конвейера, в котором нижняя часть кожуха, имеющая продольное отверстие, снабжена сменным быстросъемным полуцилиндрическим решетом и прием-ным лотком для сбора и выдачи проходных фракций сыпучего материала. Прием© Рычков В. А., Васильев С. С.,
ный лоток закреплен шарнирно на кожухе с возможностью свободного доступа к решету с целью его очистки и (или) замены (рисунок 1).
С целью расширения сферы применения сепаратора данное техническое решение в дальнейшем использовано при разработке установки для предпосевной обработки семян зерновых культур растворами ядохимикатов и биопрепаратов. С этой целью загрузочный бункер конвейера снабжен дозатором для регулируемой подачи семян, а приемный лоток - форсунками для распыливания
Филатов В. А., Глазунов И. С. 2015 г._
Технические науки
<1
раствора препарата. При обработке падающего из рата ко всей поверхности каждой зерновки и, со-отверстий решета потока семян, имеющего боль- ответственно, более высокое качество обработки шую скважистость, обеспечивается доступ препа- семян.
1 - наклонный винтовой конвейер; 2 - сепарирующее решето; 3 - приемный лоток для проходной фракции; 4 - привод конвейера; 5 - опорная рама; 6 - дозирующая заслонка; 7 - загрузочный бункер; 8 - электрошкаф;
9 - выгрузной патрубок для схода Рис. 1 - Схема винтового сепаратора
Материалы, условия и методы исследований
Для расчета параметров рассматриваемого сепаратора необходимо определить рациональную длину отверстий и минимально необходимую длину решета, при которой в сходе, т.е. на выходе винтового конвейера, отсутствуют проходные фракции сыпучего материала или не обработанные семена. С этой целью необходимо знать скорость движения сепарируемого сыпучего материала вдоль решета.
Из теории винтовых конвейеров [1, 2] известно, что осевая скорость V перемещения частиц сыпучего материала вдоль винта в м/с с допустимой погрешностью может быть определена из формулы
5 ■ п ■ Соз а ■ Соя (а + <рв)
!
60 Со$<ръ
(1)
где S - шаг винта, м;
п - скорость вращения винта, об/мин; а - угол подъема винтовой линии, на которой расположена частица, град.;
Фв - угол трения сыпучего материала о поверхность винта,град.
Для частиц материала, расположенных в зоне кромки винта, угол а = S / жDв, где Dв - диаметр винта.
В процессе транспортирования винтовым конвейером поток сыпучего материала из начального положения поворачивается на некоторый угол в сторону вращения винта, после чего движется поступательно. В зависимости от параметров конвейера и свойств груза при частичном заполнении винта выделяют три характерных режима транспортирования: поступательный, поступательно-вращательный и вращательно-поступательный (рисунок 2).
5 —
а - поступательный; б - поступательно-вращательный; в - вращательно-поступательный Рис. 2 - Режимы движения сыпучего материала в винтовом конвейере
ф
Вестник ФГБОУ ВО РГАТУ, № 2 (26), 2015
Угловая координата 5 образующей кожуха, вдоль которой движется центр массы поперечного сечения сыпучего материала, для наклонного конвейера определяется по формуле [2]:
S = arctg [fK tg {а + (ръ)]+ arc Sin[tg/3 tg(a +cpj[, (2)
где f, - коэффициент трения материала по поверхности кожуха;
в - угол наклона конвейера к горизонту.
При поступательном режиме угол 5 не превышает угла естественного откоса груза в движении, вследствие чего относительные перемещения частиц и их перемешивание практически отсутствуют. Такой режим имеет место при малых скоростях вращения, небольших значениях коэффициентов внешнего трения (fi< < 0,3-0,4) и заполнения кожуха (ук < 0,2).
При поступательно-вращательном режиме центр тяжести поперечного сечения груза смещается на больший угол 5, частицы груза, за-
хватываемые винтом, поднимаются вверх, затем ссыпаются вниз по свободной поверхно-сти и одновременно перемещаются в осевом направлении. В третьем, вращательно-поступательном режиме, груз перебрасывается через вал винта, в результате чего имеет место обратный поток, снижающий осевую скорость и увеличивающий удельный расход мощности из-за перемешивания материала. Надежное определение действительной осевой скорости потока груза во вто-ром и третьем режимах транспортирования не представляется возможным, так как её величина не поддается теоретическому анализу.
Согласно теории просеивания сыпучего материала [3], для того, чтобы частица материала шаровидной формы радиусом, равным г, прошла через отверстие длиной 1о, центр тяжести частицы должен пройти по решету путь 1о - г = ^ и сместиться вниз по вертикали на расстояние г = д^ / 2Соб<5 (рисунок 3).
Рис. 3 - Схема к расчету длины (диаметра) отверстий решета для шаровидной формы частиц материала Решая систему этих двух уравнений, находим:
в (Ч.
2 Cos 5 I vD
(3)
D--
vj
Из этого уравнения следует, что скорость перемещения частиц материала по решету, в нашем случае осевая скорость движения материала в винтовом конвейере, должна быть не более значения
(4)
h 2
gr
CosS
(6)
где D() - диаметр отверстия решета; hi - высота зерновок.
v0 < (/„
g_
2 rCosS
При этом для заданной скорости перемещения частиц материала длина отверстий решета должна быть не менее величины
(5)
При просеивании материала с формой частиц, отличающейся от шаровидной, например семян зерновых культур, длина которых значительно превышает их ширину и толщину, под воздействием винтовой спирали зерновки своей длинной стороной будут ориентированы преимущественно параллельно винтовой спирали (рисунок 4). В этом случае условия просеивания зерновок через решето с круглыми отверстиями можно записать в виде
Рис. 4 - Схема к расчету диаметра отверстий решета при просеивании зерна
Технические науки
Решая систему уравнений (6), находим требуемый для просеивания зерна диаметр отверстий решета D и шаг отверстий t
~ О ~ о.р.
И Ь
(7)
Для расчета потребной длины решета, которая обеспечит просеивание перемещаемого винтом заданного объема материала, необходимо знать максимальное число просеиваемых частиц материала, расположенных в плоскости продольного сечения конвейера на расстоянии одного шага винта.
При малых значениях коэффициента заполнения и шага винта в крутонаклонном винтовом конвейере сыпучее тело на длине шага винта будет представлять собой часть объема кругового цилиндра с продольным сечением в виде треугольника (рисунок 5). С увеличением коэффициента заполнения конвейера продольное сечение сыпучего тела может иметь форму трапеции
У =
1
[а^К2в а2) ЪЯЦЯ, В)г].
Рис. 6 - Схема к расчету параметров сыпучего тела на длине шага винта
В этой формуле остаются неизвестными три параметра: а, В и у, которые могут быть определены методом последовательного приближения.
Максимальная площадь продольного сечения рассматриваемого сыпучего тела
(11)
Число частиц материала в рассматриваемом сечении
Рис. 5 - Схема продольного сечения сыпучего тела на длине шага винта
(8)
где О - производительность конвейера, т/ч; р - насыпная плотность сыпучего материала, т/м3.
Объем рассматриваемого сыпучего тела может быть рассчитан также, исходя из его геометрических параметров, как объем отрезка кругового цилиндра (копыта) (рисунок 6) по формуле:
где RB - радиус винта конвейера; Н, В, а, у - параметры сыпучего тела (у - в радианах).
В _
Учитывая, что ~ ' , где ао - угол естественного откоса сыпучего материала в движении, формулу (9) перепишем в виде
(12)
где кск - коэффициент скважистости сыпучего материала (для зерна кск = 0,35-0,45);
Fч - площадь поперечного сечения частицы материала.
Зная число частиц пчм, подлежащих просеиванию, и шаг отверстий решета становится возможным определить потребную длину решета сепаратора
(13)
(10)
С учетом изложенной методики расчета параметров решета во ВНИМСе разработан опытный образец сепаратора данного типа с использованием стандартных решетных полотен. Сепаратор был апробирован и внедрен в производство для подготовки твердых минеральных удобрений к внесению путем их просеивания и извлечения из массы удобрений слежавшихся включений. Основные параметры сепаратора:
Производительность (по проходной фракции
удобрений), м3/ч..............................................10
Диаметр винта, мм.................................320
Шаг винта, мм........................................160
Частота вращения винта, мин-1..................112
Угол наклона оси винта к горизонту,
^ Вестник ФГБОУ ВО РГАТУ, № 2 (26), 2015
-
град...............................................................30-40
Длина решета, мм.....................................1360 пр°сеивающег° решета видового сепаратора
Диаметр) отверстой решета, мм.........................6 ^^т ™е™ть paци°нaльн ые параметры
Г; г- г- г- отверстии решета и минимально необходимую
Угол охвата решетом нижней части кожуха, «
гра е 180 его длину, обеспечивающую отсутствие в сходе
р д.......................В..............................................................проходных фракций сыпучего материала. Данная
, „ д методика использована при разработке винтового
1. Представленная схема винтового сепарато- к к к
к ~ « сепаратора для просеивания слежавшихся минера отличается простотой конструкции, удобством
м м ^ ; ральных удобрений и семян зерновых культур.
в эксплуатации и возможностью его использова- к ~ >
3 Список литературы
н^для пp°сeавaная ширши) спектра cыпучаx, 1. Силин в.А. Динамика переработки пласт-в т.ч. строительных, материалов.
0 ,, 'I- масс в червячных машинах. - М.: Машинострое-
2. Конструкция винтового сепаратора может ние 1972. 151 с
быть использована также в установках для пред- 0 л7. г,п «
«« 2. Желтов В.П. Обобщенный метод расчета посевной обработки семян зерновых культур
а а винтовых конвейеров общего назначения // Вест-путем обработки прошедшего через отверстия
у к к« к к ник машиностроения. - 1979. - № 10. - С. 21-25. решета падающего потока семян распыленным
раствором препярата 3. Горячкин В.П. Собрание сочинений в трех
раствором препарата. томах. Изд. 2, т. 1. - М.: Колос, 1968. - С. 244-253.
3. Изложенная методика расчета параметров
REVISITED CALCULATING PARAMETERS OF THE SCREW SEPARATOR
Rychkov Viktor A., Doctor of Engineering, head of the department of FGBNU VNIMS (Ryazan)
Vasilyev Sergey S., deputy head of the department
Filatov Viktor A., senior research worker
Glazunov Ivan S., senior research worker
The paper overviews the original construction of the separator of bulk materials accomplished in the form of an incline spiral conveyor in which an opening closed by a separating sieve is made on some length of the lower part of the circular cover. Represented is the simplified physico-mathematical model of the process of separation of bulk materials during its dispiration over the surface of the circular sieve as well as the methodology of the analysis of its rational parameters.
Key words: spiral conveyor, separation, sieve, analysis of parameters.
Literatura
1. Silin V.A. Dinamika pererabotki plastmass v chervyachnykh mashinakh. - M.: Mashinostroenie, 1972. -S. 151.
2. Zheltov V.P. Obobshchyenniy metod raschyeta vintovykh konveyerov obshchego naznacheniya // Vestnik mashinostroeniya. - 1979. - № 10. - S. 21-25.
3. Goryachkin V.P. Sobranie sochineniy v tryokh tomakh. Izd. 2, t. 1. - M.: Kolos, 1968. - S. 244-253.
