Процесс выгрузки зернового материала спирально-винтовыми устройствами Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Но при этом необходимо учитывать условия существования отраженной волны в зависимости от высоты стенки канала:

(хи + х„)

-> Нь

где Нь — высота отражающей стенки.

(9)

Из аналогичных рассуждений можно найти выражения для вклада волн, отраженных от второй стенки, в суммарное звуковое давление на поверхности приемника. Путь, пройденный отраженной волной, будет равен

(Ь - хц)2 + (Ь - хц)^р I (2Ь-хи -хр)2

(Ь - хи)2 + (Ь - xu)2zp

I (2Ь - хи - хр)2

(10)

( Ь-Х )2 2 Ь-х„-хр условие существования: ' и/ и р ,

где Ь — ширина излучателя.

На основании полученных выражений можно определить звуковое давление на приемнике:

P(t) =

р ю 2п

cos ю t

Ли(х)

sinkl sinkr1 smkr, +---------------L +--------

1

d1dL1 - sin ю t ЦЩх) •

Полученные выражения позволяют оптимизировать размеры элементов конструкции ультразвукового датчика при заданных ограничениях. Перспективным является подбор наиболее эффективной формы приемника для повышения точности работы преобразователя. Ряд технических решений положен в основу действующих образцов акустических датчиков для контроля неоднородных волокнистых образцов.

Библиографический список

1. А.с. 1585743 СССР МКИ G01N29/02. Устройство для ультразвукового контроля линейной плотности волокнистой ленты / В.М. Иливанов, В.А. Цымбалист; Заявитель

cosk1 coskr1 coskr2 +--------------1 +--------

1

d1dL1.

(И)

и патентообладатель Алт. сельскохозяйственный институт. №4361809/25-28;заявл. 11.01.88; опубл. 15.08.90, бюл. № 30. 3 ^

2. А.с. 1659542 СССР МКИ D01H13/32. Датчик для контроля линейной плотности волокнистого продукта / В.М. Иливанов, В.А. Цымбалист; заявитель и патентообладатель Алт. сельскохозяйственный институт. №4472311/12; заявл. 30.06.88; опубл. 30.06.91, бюл. № 24.4 с.

3. Иливанов В.М. Физическая акустика: монография. 2-е изд., доп. / В.М. Иливанов, Ю.В. Кандрин, В.А. Цымбалист. — Барнаул: Изд-во АГАУ, 2004 — 158 с.

4. Кикучи Е.Д.Ультразвуковые преобразователи / Е.Д. Кикучи. — М.: МИР, 1972. — 424 с.

УДК 631.22.01

Ю.М. Исаев, Н.М. Семашкин, В.А. Злобин

ПРОЦЕСС ВЫГРУЗКИ ЗЕРНОВОГО МАТЕРИАЛА СПИРАЛЬНО-ВИНТОВЫМИ УСТРОЙСТВАМИ

2

г

р

Ключевые слова: спиральный винт, транспортировка, скорость, бункер, сыпучий материал, теоретические исследования, активный слой.

В бункерах для хранения зерна при разгрузке применяются спирально-винтовые транспортеры в кожухах, а также без кожухов. Для уменьшения мощности привода над спиралью могут устанавли-

ваться стабилизирующие пластины или рассекатели на различной высоте от спирали [1].

Зерно самотеком поступает в межвит-ковое пространство вращающейся спирали и перемешивается в осевом направлении до выгрузного отверстия. Скорость движения слоев зерна не одинакова, и в результате движения зернового потока образуется активный слой, причиной возникновения которого является сила внутреннего трения [2]. Рассмотрим движение зерна в бункере с распределением скоростей потока в поперечном сечении канала-желоба (рис. 1). Спиральный винт внешнего радиуса г3 и внутреннего г2 вращается с угловой скоростью ш в цилиндрическом кожухе, внутренний радиус которого равен г4, в случае транспортировки без кожуха радиус г4 определяет границу активного слоя, создаваемого увлекаемым зерном за счет внутреннего трения.

Рис. 1. Распределение скоростей движения зерна в бункере спирально-винтовым транспортером

На участке «г,-г2» найдем изменение скорости по радиусу. Выберем цилиндрические координаты с осью x по оси цилиндра. Скорость и направлена вдоль оси x и зависит только от г: и = и(г)

Для и получаем уравнение [3]:

ди = 1 ± Г г^1 = 0

г dr ^ dr )

,

общее решение которого запишется:

du

ГТг = С.

г

и = С11п г + С2

(1)

Используя граничные условия:

и(ri) = 0 , r) = u

I I

находим выражения констант С, и С2;

С1 = Uo/]n ( r2/ Г1)

Г

а

C2 = —C1 ln r1 = - u ln rxf\n (r2 / r1)

Окончательно на участке «г,-г2» изменение скорости по радиусу запишется:

U = u ln ( r / r )/ \n (r2/ r1)

На участке «г2-г3» скорость

и = u = const.

На участке «г3-г4», соответственно, скорость изменения по радиусу находится из решения уравнения (1).

Используя граничные условия:

u(r3) = u . u(r4) = 0

находим выражения для определения кон-

Cl = u/ in (r3/ r4)

стант С и С2:

С2 =-С11п г4 =- и 1п г4/1п (г3/ г4)

Окончательно на участке «г3-г4» изменение скорости по радиусу запишется:

и = и 1п ( г / г4 )/ 1п (г3/ г4)

Подача спирально-винтовым устройством найдется после интегрирования по всем трем участкам по формуле:

о

Q = 2п| u(r )rdr

На участке 1-2 подача определяется по формуле:

2

in (r / rl)

Q = 2nu I—T--------------’-rdr

'in (r2/ r )

nu

2 2 r2 „ r2 - rl

2

На участке 2-3 подача определяется по формуле:

з

f

Q2 = 2nu Irdr = nur2 3 = nu( - r22)

На участке 3-4 подача определяется по формуле:

а

2

72

Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 5 (67), 2010

или

Q3 = 2пи

г4

I

пи

1п (г / г4) 1п (гз/ Г4)

2 2 г4 - г3

■Мг

Суммируя значения подач на каждом участке, получим окончательно величину подачи спирально-винтового транспортера:

21п(гз/Г4)

б = бі + 02 + *2з =пи

г2 - Г 2 2 2

---------------------— + Гз - Г2 - Гз

21п ( Г2 / гі)

Г4 - Гз

О = пи

2 2 Г4 - гз

2 2 Г2 - Г1

21п(4/ гз) 21п(2/ г1)

(2)

сг,

т/ч

1.7

1.4

1.1

оя

,>1

400

600

£00

1x10і ІЗсІО5 П’ мнн

Рис. 2. Зависимость подачи спирально-винтового транспортера О, (т/ч) от частоты вращения п, мин.~1

Таким образом, подача спиральновинтового транспортирующего устройства при выгрузке зерна из бункера без кожуха по сравнению с бункером с кожухом увеличивается за счет активного слоя почти в 2 раза при одних и тех же параметрах пружины и угловых скоростях ее вращения.

На спирально-винтовом транспортере с диаметром кожуха 38 мм, диаметром спирального винта 32 мм, диаметром проволоки 3 мм, шагом винта S = 50 мм проведены исследования по определению подачи пшеницы плотностью р = 740 кг/м3. Результаты экспериментальных исследований, представленных на рисунке 2 точками, согласуются с теоретической зависимостью, рассчитанной по формуле (2) (сплошная линия).

Полученные результаты подтверждают механизм перемещения сыпучего материала в сложных условиях вращения спирального винта.

Библиографический список

1. Зенков Р.Л. Бункерные устройства / Р.Л. Зенков, Г.П. Гриневич, В.С. Исаев. — М.: Машиностроение, 1977.

2. Исаев Ю.М. Длинномерные спирально-винтовые транспортирующие устройства: монография / Ю.М. Исаев. — ФГОУ ВПО УГСХА. — Ульяновск, 2006. — 433 с.

3. Ландау Л.Д. Теоретическая физика: учебное пособие; в 10 т. Т. VI Гидродинамика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц. — 4-е изд., стер. — М.: Наука, 1988.

+ + +