CC BY
0 А. И. Новиков,
кандидат технических наук
ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СЕПАРАТОРА ЛЕСНЫХ СЕМЯН ДИСКОВОГО ТИПА
Для эффективного решения проблемы лесовосстановления необходим качественный посевной материал, обладающий высокой чистотой и однородным по свойствам (плотности и размерам) составом. Его получение возможно при использовании нового ресурсосберегающего технологического комплекса машин [8; 11; 12], состоящего из обескрыливающего, элиминирующего, сортирующего и других устройств, конструкции которых наиболее эффективны и защищены патентами РФ [2-6]. Сепаратор дискового типа является одним из ключевых звеньев такого технологического комплекса [1; 7].
Он предназначен для осуществления технологических операций: отделения крылаток от семян, очистки от трудноотделимых примесей (хвои и ее фрагментов) и сортирования лесных семян на четыре размерные фракции [9]. Его особенностью является то, что, например, в решетных устройствах не исключается возможность прохода хвои как сквозь отверстия решет ввиду ее малого диаметра, так и застревания в них. А в сепараторах вальцового типа хвоя вследствие своей спиралеобразной формы увлекает с собой семена, которые проваливаются на ступенях большего размера, что приводит к неоднородности получаемых фракций.
Правильный выбор конструктивно-технологической схемы на основании теоретического обоснования основных параметров сепаратора дискового типа позволяет обеспечить оптимальные условия вторичного сортирования лесосеменного материала и его очистку от трудноотделимых примесей [10].
Предложена и обоснована конструктивно-технологическая схема с продольным перемещением семян (рис. 1), состоящая из ориентирующей и сортирующей частей. Ориентирующая часть предусматривает предва-ригельное рассредоточение лесосеменного материала за счет его движения по распределяющему устройству в виде плоской скатной доски относительно гладкой ориентирующей части. Сортирующая часть поделена дисками различного диаметра на четыре размерные секции с образованием кольцевых канавок, ширина которых в смежных секциях увеличивается
{ EMBED CorelPhotoPaint.Image.10 }
Конструктивно-технологическая схема сепаратора дискового типа:
I - мелкая; II - средняя; III - среднекрупная; IV - крупная фракции семян; П - длинные трудноотделимые примеси; 1 - цилиндр; 2 - скатная доска; S - длина сортирующей части цилиндра; S0 - длина ориентирующей части цилиндра; D1 - наружный диаметр цилиндра; D - диаметр цилиндра по глубине канавки; Δ^,.Δ - ширина канавок в одноименных размерных секциях; сь..с4 - длины размерных секций сортирующей части цилиндра; a - угол наклона к горизонту рабочего органа; β - угол наклона скатной доски к поверхности цилиндра; Яск - радиус скатной
доски
в направлении сортирования и соответствует максимальному размеру семян в каждой из выделяемых фракций, а длина секций уменьшается и определяется из выражений с1 = (0,49-0,51) L; с2,3,4 = (0,32-0,34), где с1 -длина секции, прилегающей к ориентирующей части цилиндра; с234 -длина последующих секций.
Конструкция сепаратора дискового типа включает загрузочное устройство, цилиндр 1 и скатную доску 2, которые монтируются на общей раме и имеют ременный привод.
Технологический процесс сепаратора дискового типа включает следующие операции: подачу лесосеменного материала на рабочий орган, движение сориентированных своей продольной осью семян и примесей, просеивание семян и выделение трудноотделимых примесей. Для обеспечения эффективного протекания каждой из них аналитически обоснованы конструктивные параметры сепаратора.
Внутренний диаметр цилиндра Бк (по дну канавок) выбирается из выражения где d - наибольший поперечный
{ EMBED Equation.DSMT4 }
размер семени. ^Ширина канавки определяется по формуле =
QA£dmin ,
где 0дА - безразмерный коэффициент зазора размерной секции, определяемый из предположения о корреляционной связи между геометрическими размерами семян хвойных пород; dmin - средний размер семян мелкой фракции, по которому осуществляется разделение.
На основании уравнений равновесия семян хвойных пород и трудноотделимых примесей в рабочем пространстве сепаратора получены выражения для определения угла наклона рабочего органа сепаратора к горизонту при движении семян (a) и трудноотделимых примесей (a'):
a < arctg(01/(1 + 02/S2) и { EMBED Equation.3 },
где θι, 02, { EMBED Equation.DSMT4 }, { EMBED Equation.DSMT4 } -константы, зависящие от геометрических параметров сепаратора, соотношений размеров цилиндра и семени, а также фрикционных свойств семени, трудноотделимых примесей и материала скатной доски; { EMBED Equation.3 }, { EMBED Equation.3 }, { EMBED Equation.3 } и { EMBED Equation.3 }- статические коэффициенты трения семени и трудноотделимой примеси о цилиндр и скатную доску соответственно.
Угол β наклона скатной доски 1 к поверхности цилиндра 2 выбирается с некоторым запасом из неравенства β > js2 = arctg f 2 , где js2 - статический угол трения семени о материал скатной доски; { EMBED Equation.DSMT4 } - соответствующий статический коэффициент трения.
В результате теоретических исследований предварительно получены выражения для определения длины ориентирующей части цилиндра:
{ EMBED Equation.DSMT4 }
где { EMBED Equation.3 } - установившаяся скорость семени и трудноотделимой примеси, определяемая по формуле
{ EMBED Equation.DSMT4 }
{ EMBED Equation.3 }- время разгона семени и трудноотделимой примеси до установившейся скорости согласно формуле
{ EMBED Equation.DSMT4 }
где ξ0 и { EMBED Equation.DSMT4 } - начальные скорости, с которыми семя или трудноотделимая примесь поступает на рабочую поверхность сепаратора; Kb K2, { EMBED Equation.3 } - константы, зависящие только от фрикционных свойств семян и примесей, конструктивных и кинематических параметров сепаратора: для семян
{ EMBED Equation.DSMT4 }
для примесей
{ EMBED Equation.DSMT4 }
где { EMBED Equation.3 } и { EMBED Equation.3 }- коэффициенты динамического трения семени и трудноотделимой примеси о скатную доску; g - ускорение силы тяжести; mc и тпр - массы семени и трудноотделимой
примеси; γ и g'- угол между нормальными реакциями, действующими на семя и примесь со стороны цилиндра и скатной доски.
С учетом дифференциальных уравнений движения семени и трудноотделимой примеси окончательно получим выражения для их перемещения:
{ EMBED Equation.DSMT4 }
{ EMBED Equation.DSMT4 }
Получено условие гарантированного прохождения семени { EMBED Equation.3 } где Укр - критическая скорость прохождения семени из выражения:
{ EMBED Equation.3 }
/пр - время прохождения семени сквозь кольцевую канавку цилиндра, определяемое по формуле
{ EMBED Equation.3 }
Таким образом, предложенная и обоснованная технологическая схема сепаратора, в которой скатная доска 2 и дисковый цилиндр 1 (см. рисунок) расположены параллельно друг другу под углом к горизонту, позволяет получить проходом мелкую, среднюю, среднекрупную и крупную фракции и выделить трудноотделимые примеси при движении сходом. Полученные аналитические выражения, учитывающие свойства семян и примесей (фракционный состав, геометрические и фрикционные характеристики), позволяют предварительно определять и обосновывать угол наклона скатной доски к поверхности цилиндра, ширину кольцевых канавок, внутренний диаметр цилиндра, длины размерных секций сортирующей части цилиндра, угол a наклона рабочего органа, длину ориентирующей части цилиндра для обеспечения рационального протекания технологического процесса. На основании дифференциальных уравнений движения семян и трудноотделимых примесей получены аналитические выражения, позволяющее рассчитывать критическую скорость семян в каждый момент времени, исходя из условия гарантированного прохождения семян сквозь кольцевые канавки цилиндра. Установлено, что очистка и сортирование лесных семян будет
осуществляться лучше при частотах вращения цилиндра, равных 300350 мин-1, угле наклона рабочего органа a = 8° и угле наклона скатной доски β = 45°.
Библиографический список
1. Новиков А. И. Особенности сортирования семян хвойных пород на сепараторе дискового типа // Проблемы лесоведения и лесоводства: Сб. науч. тр. ин-та леса Нац. акад. наук Беларуси. Гомель: ИММСНАНБ, 2001. Вып. 53. С. 263-265.
2. Пат. 2170147 РФ, МКИ7 В 07 В 1/16, 1/46. Устройство для очистки и калибрования лесных семян хвойных пород / Л. Т. Свиридов, А. Д. Голев, А. В. Князев, А. И. Новиков; Воронеж. гос. лесотехн. акад. № 2000100069/03; заяв. 05.01.2000; опубл. 10.07.2001, Бюл. № 19. 4 с.
3. Пат. 2167725 РФ, МКИ 7 В 07 В 1/28, 1/46. Машина для очистки и калибровки семян / Л. Т. Свиридов, А. В. Кочегаров, О. М. Костиков; Воронеж. гос. лесотехн. акад.- №99114151/03; заявл. 28.06.1999; опубл. 27.05.2001, Бюл. №15.
4. Пат. 2179079 РФ, МКИ7 В 07 В 1/16. Устройство для очистки и сортирования лесных семян хвойных пород / Л. Т. Свиридов, А. Д. Голев, А.И. Новиков, А.В. Филатов; Воронеж. гос. лесотехн. акад.- № 2000107585/03; заяв. 28.03.2000; опубл. 10.02.2002, Бюл. № 4.
5. Пат. 46685 РФ, МПК7 В 07 В 1/28. Машина для очистки и калибровки семян / Л.Т. Свиридов, В.С. Быков, Э.Н. Бусарин; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. № 2005103282; заяв. 08.02.05; опубл. 27.07.05, Бюл. № 21.
6. Пат. № 2235450 РФ. Малогабаритная машина для обескрыливания, очистки и сортирования лесных семян / Свиридов Л.Т., Гомзяков Н.Д., Благонравов Д.К., Быков В.С. № 2002121659/12; заяв. 06.08.02; опубл. 10.09.04, Бюл. № 25.
7. Свиридов Л.Т., Новиков А.И. Дисковые сепараторы лесных семян. Воронеж: ВГЛТА, 2005. 110 с. Деп. в ВИНИТИ 08.02.2005; № 186-В2005.
8. Свиридов Л.Т., Новиков А.И. Исторический аспект проблемы сортирования лесных семян // Лес в жизни восточных славян от Киевской Руси до наших дней: Сб. науч. тр. / ИЛ НАН Б. Гомель, 2003. Вып. 57. С. 186-190.
9. Свиридов Л.Т., Голев А.Д., Новиков А.И. К обоснованию числа фракций при сортировании семян хвойных пород // Лесное хоз-во Поволжья: Сб. науч. тр. Саратов, 1998. Вып. 2. С. 148-156.
10. Свиридов Л.Т., Гомзяков Н.Д., Новиков А.И. Свойства семян сосны обыкновенной как основа выбора рациональной схемы их обработки // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. СПб.: СПбГЛТА, 2005. Вып. 173. С. 33-43.
11. Свиридов Л.Т., Гомзяков Н.Д., Новиков А.И. Технологический комплекс машин для обработки семян хвойных пород в лесхозах // Леса Евразии в третьем
тысячелетии: Материалы Междунар. конф. молодых ученых. М.: МГУЛ, 2001. Т. 2. С. 92-93.
12. Свиридов Л.Т., Новиков А.И. Технические средства для эффективной безрешетной обработки лесных семян // Современная наука и образование в решении проблем экономики Европейского Севера: Материалы Междунар. науч.-технич. конф., посвящ. 75-летию АЛТИ-АГТУ. Архангельск: АГТУ, 2004. Т. 1. С. 45-47.
Рассматривается технологический процесс вторичной очистки и сортирования лесных семян на сепараторе дискового типа. На основании анализа характера движения семян и хвои получены аналитические зависимости для определения основных параметров сепаратора. Установлено, что вторичная очистка и сортирование лесных семян будет осуществляться лучше при частотах вращения цилиндра, равных 300-350 мин-1, угле наклона рабочего органа a = 8° и угле наклона скатной доски β = 45°.
* * *
Technological process of secondary clearing and sorting of wood seeds on a separator of disk type is considered. On the basis of the analysis of character of movement of seeds and needles analytical dependences for definition of key parameters of a separator are received. It is established, what secondary clearing and sorting of wood seeds will be carried out better at frequencies of rotation of the cylinder, equal 300 350 min-1, a corner of an inclination of working body a = 8° and a corner of an inclination boards β = 45°.
Файл: новиков
Каталог: C:\Documents and Settings\User\Мои документы\выпуски\ворд-183\статьи
ворд-183
Шаблон: C:\Documents and Settings\user.LAUTNER\Application
Data\Microsoft\Шаблоны\Normal.dot Заголовок: Х
Содержание:
Автор: Лена
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 27.10.2010 9:33:00
Число сохранений: 3
Дата сохранения: 27.10.2010 10:17:00
Сохранил: user
Полное время правки: 7 мин.
Дата печати: 27.10.2010 12:03:00
При последней печати
страниц: 6
слов: 1 749 (прибл.)
знаков: 9 970 (прибл.)
