CC BY
29
УДК 631.171
Н. В. Януков, А. В. Майоров, Д. А. Михеева Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола
Оптимальные режимы работы решета
с вогнутым профилем жалюзи
В статье представлены результаты экспериментальных исследований сепарации зерна. Определен оптимальный режим работы решет с вогнутым профилем жалюзи.
Ключевые слова: комбайн, жалюзи, решето, ворох, очистка.
Профили решеток, образованные жалюзи, обтекаются воздушным потоком. При этом образуется поле скоростей. Указанное поле названо «циркуляция» скорости. От циркуляции скорости возникают вихри в межжалюзийном пространстве, от нее зависят скорости по профилям жалюзи.
Для определения циркуляции скорости рассмотрим обтекание решета воздушным потоком с вогнутым профилем жалюзи плоскопараллельным потенциальным потоком воздуха (рис. 1). Выделим произведенный контур АД и ВС, параллельный оси Х (фронту решетки) и ограниченный двумя линиями АВ и ДС, расположенными друг от друга на расстоянии шага.
Рис. 1. Схема решета с вогнутым профилем жалюзи
Как известно, вихри в воздушном потоке отсутствуют, если циркуляция скорости по контрольному контуру Гдсва равна циркуляции скорости по контуру профиля Гь, т. е.:
ГдСВА = А=ф Vidi = (Vlx - V2x) t. (1)
Рассмотрим циркуляцию Гдсва скорости по контрольному контуру в зависимости от изменения
зазора Бвр между жалюзи решет, т. е. при различных углах Рх входа и выхода р2.
Циркуляцию Гдсва скорости по контрольному контуру ДСВА экспериментального решета с вогнутым профилем жалюзи можно выразить формулой:
ГДС = — Гва, Гдсва = - t ■ У2х + I • V:* = I (У1х - У2х). (2)
Примем, что циркуляция Гдсва скорости по контрольному контуру ДСВА равна циркуляции Гь скорости по контуру Ь, т. е.:
t (V:* - V2х) = " "Уеьш 1вып Vвог lвог, (3)
и 1/2И (^выи ^ вог ) (Увып 1вып ^ог -вог) Vсру, (4)
где Vвып и vвог - скорости обтекаемого потока, соответственно, на выпуклой поверхности жалюзи;
vсрy - проекция среднегеометрического вектора скорости vср на ось У;
И - высота профиля решетки;
¡вып - длина дуги контура профиля на выпуклой стороне;
1вог - длина дуги контура профиля на вогнутой стороне.
Для решет толщина жалюзийного элемента незначительна, поэтому можно принять:
1вып -вог (5)
Тогда:
- V2х) t = (Vвып - "Vвог) (6)
1 / 2И (V вып + "Vвог) = - • 'Усру. (7)
Решая совместно уравнения, получаем:
Я.В. Януков, А. В. Майоров, Д. А. Михеева
41
Найдем значения скоростей на профиле экс-
Скорости vвып и vвог на профиле элемента зависят: от скорости VI входа воздушного потока; угла входа р1; параметров I, И жалюзи и шага
В таблице 1 приведены расчетные значения скоростей на выпуклой vвып и вогнутой vвог сторонах профилей жалюзийного решета с вогнутым профилем.
Таблица 1
Скорости на выпуклой \вып и вогнутой V, стороне профиля жалюзи
8вр, мм Экспериментальные жалюзи
Vвып, М/с Vвог,, М/с
20-22 7,60 4,90
16 6,70 4
13 5,50 2,70
10 4,10 0,78
У жалюзийного решета с вогнутым профилем зерно скользит по вогнутой стороне жалюзи. Так как скорость vвог на вогнутой стороне жалюзи с увеличением 8вр и угла р2 обдува не превышает допустимую скорость Vg < 4,70 м/с для решет очистки зерноуборочных комбайнов, то зерно активно скользит вниз по элементу жалюзи. А скорость vвып, которая проходит по выпуклой стороне жалюзи, не превышая критическую скорость витания зерна, активно продувает и разрыхляет слой соломистого вороха, двигающегося по решету.
Рассмотрим циркуляцию скорости по контуру ДСВА, а также по контуру Ь жалюзи, в зависимости от изменения зазора между жалюзями.
Результаты вычислений представлены в виде таблицы 2 и графика рисунка 2.
Таблица 2
Показатели циркуляции скорости
Эвр, мм Экспериментальные жалюзи
„ м-см Г ДСВА, с „ м-см Г ь, - с
20-22 15,60 15,20
16 15,60 15,30
13 15,90 15,70
10 18 18,40
Рис. 2. Зависимость циркуляции ГЬ скорости по контуру профиля Ь от изменения зазора ^ между гребенками решет:
1 - серийные решета, 2 - экспериментальные решета
Циркуляция скорости по контуру профиля Ь жалюзи экспериментальных решет при увеличении зазора Бвр с 10 до 22 мм изменяется незначительно (на 3,20 м/схм), а по контуру профиля жалюзи серийных решет уменьшается с 23,40 до 5,80 м/схм, т. е. в 4 раза. Происходит завихрение потока в меж-жалюзийном пространстве серийных решет. Завихрение уменьшает живое сечение потока, уменьшается расход воздуха через решета. Это приводит к снижению сепарации зерна.
Параметры жалюзийных элементов влияют на аэродинамику потока. Форма элемента жалюзи серийных решет являются не совершенной с аэродинамической точки зрения. Такого недостатка лишены элементы жалюзи экспериментальных решет. Воздушный поток обтекает решето с вогнутым профилем жалюзи плавно, не создавая при этом завихрений, что положительно влияет на сепарацию зерна.
Циркуляция скорости по контуру профиля Ь жалюзи экспериментальных решет с увеличением Бвр изменяется не значительно (с 15,60 до 18 м см/с), что улучшает сепарацию зерна.
От величины и направления скорости V2 воздушного потока на выходе из решета зависят: кинематика зерна в межжалюзийном пространстве; транспортирование вороха по решету; выдувание легкой части примесей.
Найдем скорость v2 и ее составляющие по осям X - ^2*) и у - (У2у).
Согласно уравнению неразрывности плоского потока, имеем:
Р Vlу г = р V2у t, (12)
где р - плотность воздуха;
г - шаг решетки;
V1у - проекция скорости v1 на линию, перпендикулярную фронту решетки;
V2у - проекция скорости v2 на линию, перпендикулярную фронту решетки.
периментального элемента жалюзи:
у18тР1[2/2+/7каЕр1-аЕр2)
Vвыn
Vвог
2 Ы
Уыпр1[2/2-ма§р1-а§р2) 2/7/
(10) (11)
Vising = v2 sinp2, (13)
тогда:
nl sin B, Vt = -— . sinp2 (14)
Проекции скорости v2 на ось у будут:
Viv = V2v = Vi sinPj, (15)
Vu. = Vi cos Pi, (16)
и/sinP, n V2* = . ' cosP2. Sinp2 (17)
Рассчитываем величину скорости v2 и проекций VI*, v2х, и VI,, при разных зазорах 8вр между жалюзи решет. Результаты расчета сведены в таблице 3.
Таблица 3
С уменьшением зазора Бвр скорость v2 на выходе из межжалюзийного пространства увеличивается с нарастающей интенсивностью. Так, с изменением Sвр от 20 до 10 мм скорость v2 выросла в 3,60 раза. Вертикальная составляющая v2y с 3,40 до 5,90 м/с, что соизмеримо с критической скоростью части зерна. Скорость v2y превосходит допустимую скорость V;, < 4,70 м/с, рекомендованную /3/ для решет очистки.
Наряду с этим, горизонтальная составляющая V2х > 5,10 м/с при зазорах Sвр < 16 мм, сносит зерно вместе с ворохом и выходу очистки.
Вывод. На основе сделанного анализа можно отметить, что с увеличением зазора Sвр между гребенками экспериментальных решет с 10 до 22 мм, скорость v2 возрастает с 2,60 до 5,40 м/с и угол выхода р2 с 55° до 90°, за счет чего соломистый ворох, находясь во взвешенном состоянии, активно продувается.
Ш
Юнусов Г. С., Майоров А. В. Исследование рациональных режимов мойки консервных банок в моечной машине погружного типа // Вестник Марийского государственного университета. 2011. № 6. С. 132-136.
Yunusov G. S., Mayorov A. V. Issledovanie ratsional'nykh rezhimov moyki konservnykh banok v moechnoy mashine pogruzhnogo tipa // Vestnik Mariyskogo gosudarstvennogo universiteta. 2011. № 6. S. 132-136.
Изменение величины скорости воздушного потока от зазора Sвр между жалюзи
1 - серийные решета
Sep, мм vb м/с Vlx, м/с v1y, м/с v2, м/с v2x, м/с v2y, м/с
20-22 3,40 0 3,40 3,90 3,20 3,40
16 5,20 1,30 5 7 5,10 5
13 6,20 2,60 5,60 9,80 8 5,60
10 7,20 4,10 5,90 14 12,60 5,90
2 - экспериментальные решета
Sep, мм v1, м/с vi*, м/с viy, м/с v2, м/с v2x, м/с v2y, м/с
20-22 7,50 5,40 5,40 5,40 0 5,40
16 7,90 6,60 4,50 4,70 1,20 4,50
13 8 7,10 3,50 3,80 1,60 3,50
10 7,80 7,70 2,10 2,60 1,50 2,10
N. V. Yanukov, A. V. Mayorov, D. A. Mikheyeva Mari State University, Yoshkar-Ola
Optimum operating modes of a sieve with a concave profile of blinds
The article presents the results of experimental studies of grain separation. The optimal operation of sieves with a concave profile blinds.
Keywords: processor, blinds, screen, pile, cleaning.
