Плотность рассеивания вороха в аспирационном устройстве Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Рис. 2. Изменение частоты вращения отбойника в зависимости от расстояния между гребенками.

нием расстояния между гребёнками частота вращения отбойника падает с убывающей интенсивностью.

Проведённые испытания оборудования для сепарации сырого вороха льна на Калининской МИС в составе комплекса КПССПВ-700 подтвердили высокую эффективность осуществления технологического процесса очистки зубьев и надёжность созданной конструкции.

Аналитические исследования равномерности рассеивания вороха в зависимости от угла поворота цилиндра с лопатками позволили получить картину технологического процесса происходящего в аспираци-онном устройстве. Их результаты будут использованы при дальнейшем изыскании путей повышения равномерности распределения вороха по поперечному сечению цилиндра аспирационного устройства и улучшения качества выполнения технического процесса.

ПЛОТНОСТЬ РАССЕИВАНИЯ ВОРОХА В АСПИРАЦИОННОМ УСТРОЙСТВЕ

А.Ф. ЕРУГИН, доктор технических наук

ВНИПТИМЛ

P.C. ОШЕЙКО, аспирант

ВНИИЛ

Для выделения из вороха льна лёгкой фракции, включающей полову, битые, щуплые семена льна, легковесные семена сорняков и др., во ВНИПТИ механизации льноводства разработано пневморешетное устройство, выполненное в виде вращающегося цилиндра с рассеивающими лопатками. Количество рассеянных семян различается в зависимости от места нахождения лопаток. Для определения равномерности рассеивания массы разобьём площадь поперечного сечения цилиндра на отдельные участки с интервалом через 15° (рис. 1). Первый участок представляет собой площадь, занимаемую рассеиваемым ворохом при повороте цилиндра с лопаткой на 15° от уровня горизонтальной оси поперечного сечения цилиндра. Это сегмент А1ЬВГ Второй расположен между хордами А1В1 и А£Т третий — А^££Т четвёртый—А^4В4Вт Пятый и шестой участки соответственно равны четвёртому и третьему.

Площадь сегмента А1ЬВ1 равна

_ ли

F, = —

\лА-окх

360Г1 2 ‘ ‘ ' \ (1)

где хорда А1В] равна А,В1 — 2Я ■ вт<рх/2, а высота ОК] треугольника А¡ОВ'. ОК = Л • со$,<р{/2.

Подставив значения А^В! и <Ж;вформулу (1) получим:

яй2 1 . ю, лй2 1 _2 .

£\ =----------Ф,—гДвш—\Rcos—=-Ф—Я вицр, /9ч

' 360 1 2 2 2 360 1 2 1 • (2>

Так как при подъёме лопатки на первом участке,

когда цилиндр повернулся на 15°, угол <р] составит

90°, а вт 90°= 1:

Рис. 1. Схема зон рассеивания вороха

^=— --Я2 = — Г--11=0,285Д2 4 2 2^2 ^

Площадь второго участка рассеивания согласно рис. 1:

(3)

где Г = (лВ2/360) • <р2 — площадь второго секто-ра, РА20В2 = 1/2А2В2 ■ ОК2 — площадь треугольника А2ОВ2, А^}= 2Я ■ 5т<р2/2, ОК2 = Всощ/2,

Рмовг = — -гЛвт—-Дсов— = — Я28Ш«>2 2 2 2 2 .

Подставляя найденные значения в формулу (3) получим;

= —— <Р2 +-Л2вт^21

2 360 2 ^ 1 2 2). (4)

Площадь третьего участка определяется как пло-

1ДЬ третьего сектор

треугольника А3ОВу

щадь третьего сектора за вычетом Fp F2 и площади

TtR _

F>~m',P3~('Fi+F2+F'

АЗОВІ

1

(5)

где Рмою = 1/2А3В} ■ 0К3, А3В = 211 ■ &шръ/2, 0К3 = В.соз(ръ/2

Подставив все найденные величины в формулу (5), получим:

jiR¿

TtR2 ( ~ 360’*°3 [

1

Fi+F2+-R2sin<p3

(6)

Рассмотрим элементарный участок АЕе который образуется при повороте радиуса-вектора р от угла а на величину ¿/а. При этом

(8)

где (111 = р ■ (1а — участок дуги ЛВС при повороте радиуса-вектора р на угол (¡а, (II2 = К ■ ¿а — участок дуги окружности радиусом К

Радиус-вектор р равен р = В + ф= В + (2а/л) ■ а, где (1р = (2а/л) ■ а — приращение радиуса-вектора.

Подставляя в формулу (8) все найденные значения, получим:

dFe = ^R + — а -I--се -^R^R■da =

_ j_ ~2

1_

2

N-J-

R

da =

R +-^а +-л

— R

л

г О.

da - 2— л

Ra +

аа

л

Проинтегрировав полученное выражение, определим площадь участка между лопатками, с которого были сброшены семена.

Площадь четвёртого участка — это разность половины площади круга поперечного сечения цилиндра и суммы всех предыдущих площадей

(7)

При В = 50 см будем иметь: F] = 112,5 см2; F} = 822 см2; F3= 111,6 см2; F4 = 1279,2 см2.

Теперь для определения плотности рассеянной массы необходимо найти количество семян сбрасываемых с соответствующих участков между лопатками. Для этого примем 2 допущения. Во-первых, пространство между лопатками на уровне горизонтального диаметра заполнено полностью. Во-вторых, во время подъёма лопаток при вращении цилищра увеличение площади рассеиваемой массы происходит пропорционально углу поворота. На рис. 2 этому соответствует площадь между кривой ABC и дугой окружности радиусом R, проходящей по внутренним кромкам рассеивающих лопаток.

г. 2аа{ 2 аа?аа2

Fc = — Rada + — ---------da =

лі л { л

2 а л

Ґ 2 з \а‘ R—+°a

Зл

■(9)

Общая площадь единовременно рассеянных семян в интервале а от нуля до тг/2 при В = 50 см, а = 3 см составит: г

F, =

2-3

ЗД4

50 (3.14)2 | 3-(3,14 Л 2-4 8-3

= 120,1 см2

Для определения площади рассеянного материала в различных положениях лопатки разобьем всю зону от 0 до л/2 на шесть участков с интервалом 1/12 л (0,26 рад).

На первом участке (от нуля до 0,26 рад.) материал ссыплется пропорционально площади Р1с, которая будет равна:

F,=-

л

í ada + -^- í a2da = Í л2 {

2aR а2 2а2

0,262

, = 3,307 см2

^л 2 л2 Ъ\

на втором (от 0,26 до 0,52 рад.) — пропорционально

площади Р.

F»—

2aR °’г4 , 2а2 °'5-24

[ ada + -^- ia2da -Fu =9,9см2,

• ТГ •

я І я

О и

на третьем (от 0,52 до 0,78 рад.)

» 0,786 „ 2 0,78«

в соответствии с

площадью F^ 2 aRl

F*=-

Л

| а(!а + —|а 2<Иа - (рХс + ^ )=16,6 см2-о л о

На четвертом, пятом и шестом, по аналогии с предыдущими, Р^ = 23,33 см2, = 30,18 см2, Р& - 37,03 см1, число семян, Кж сбрасываемых на различных участках будет равно Мпс=Рпс и,, ще пс — количество семян льна, плотно уложенных на единице площади. Плотность расположения рассеянных семян на соответствующих участках поперечного сечения цилиндра составит:

ДГ ^ -п

/у — лс _ ВС____с_

. (10) Зная площади рассеивания семян на различных участках поперечного сечения цилиндра аспиратора и число сброшенных на них семян при и=240 шт./см2, найдём плотность их расположения в процессе продувки воздухом. Подставляя в формулу (10) соответствующие значения, получим: д1с = 1,1 шт./см2, = 2,9 шт./см2, = 3,6 шт./см2, = 4,4 шт./см2, = 5,7 шт./см2, q6c = 8,01 шт./см2.

Таким образом, число рассеянных семян N (рис. 3) с увеличением угла поворота цилиндра от 0

до 90° возрастает с 765 до 8900 шт./см2, а величина площади, на которой они рассеиваются до поворота цилиндра на 45° увеличивается по кривой вогнутостью вверх, затем изменяется по кривой вогнутостью вниз, достигая максимума 1280 см2 при повороте цилиндра на угол 67°, после чего начинает снижаться.

Плотность рассеивания семян на различных участках при повороте цилиндра до 50° (4 зона) увеличивается сначала с падающей, а затем с возрастающей интенсивностью, достигая максимальной величины 8 шт./см2 в бзоне. Исход я из полученной зависимости видно, что плотность расположения рассеянных семян во всех зонах различна, но наиболее равномерна она при повороте циливдр от 30 до 75°. В средних зонах величина этого показателя изменяется от 2,9 до 5,7 шт./см2.

Аналитические исследования равномерности рассеивания вороха в зависимости от угла поворота цилиндра с лопатками позволили получить картину технологического процесса происходящего в аспирационном устройстве. Их результа-

Рис. 3. Изменение равномерности рассеивания семян с изменением угла <р поворота цилиндра

ты будут использованы при дальнейшем изыскании путей повышения равномерности распределения вороха по поперечному сечению цилиндра аспирационного устройства и улучшения качества выполнения технического процесса.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕМЯН

А. Г. ТАРЛЕЦКИЙ, кандидат технических наук ВНИПТИМЛ

Основная и самая дорогостоящая операция при производстве семян — сушка льняного вороха перед обмолотом. Для ее выполнения используется комплекс машин и оборудования стоимостью более 2 млн руб. и общей массой 28 т. Очевидно, что его приобретение хозяйствами, засевающими льном менее 200 га экономически нецелесообразно. В то же время, отсутствие машин для сушки и обмолота вороха не позволяет льноводам гарантированно получать семенной материал.

В связи с этим задача снижения энергозатрат на сушку и удешевления оборудования для производства семян с каждым годом становится всё актуальнее.

Основной фактор, определяющий энергоемкость процесса сушки, это начальная влажность вороха. При уборке льна в фазе ранней желтой спелости, когда она колеблется в интервале 55...60 % (см. табл.), для получения 1 т семян необходимо расходовать не менее 964 кг жидкого топлива и 1117 кВт • ч электроэнергии. На их приобретение нужно израсходовать около 20 тыс. руб., что превышает рыночную стоимость произведенных семян.

Огромные затраты на сушку вороха стали причиной появления технологии, согласно которой лен убирают в фазе ранней желтой и начале желтой спелости, а весь ворох при тереблении комбайнами сбрасывается на льнище. Ее использование привело к ещё большему де-

фициту семян и снижению рентабельности льноводства.

В то же время, как показывают расчёты, в случае применения раздельной технологии уборки льна, предусматривающей подсушку семенных коробочек на стеблях в ленте и последующую искусственную сушку вороха, энергозатраты на получение семян сокращаются более чем в 20 раз. При уборке льна в фазе ранней желтой и желтой спелости по раздельной технологии можно собрать весь урожай, расходуя на получение 1 т семян не более 50 кг топлива и 100 кВт • ч электроэнергии, а в годы с небольшим количеством осадков сушка вороха не требуется, следовательно, энергозатраты на получение семян будут совсем незначительными.

При неблагоприятных погодных условиях возникает необходимость выполнения операций, обеспечивающих сушку семенных коробочек на стеблях и получение льняного вороха, поступающего от под-борщиков-очесывателей, с влажностью не более

Таблица. Расход топлива и электроэнергии на тонну семян на сушильных комплексах в зависимости от влажности вороха

Влажность вороха, % Расход на тонну семян

до сушки после сушки жидкого топлива, кг электроэнергии, кВт • ч

57 9...11 964,1 1117,4

45 9...11 221,5 291,4

35 9...11 129,6 190,4

30 О Сч] со 47,4 100,4