CC BY
38
Механизация. Технологии переработки
РАСЧЕТ ФРИКЦИОННОГО СЕПАРАТОРА БАРАБАННОГО ТИПА
В.П. ВОИНКОВ
аспирант, Курганская ГСХА им. Т.С.Мальцееа
Семена
дурнишника, по размерам и аэродинамическим свойствам мало отличаются от бобов сои, но имеют различную шероховатость поверхности, а, следовательно, и различные коэффициенты трения или сцепления с каким-либо материалом.
Трудноотделимые засорители сои - соплодия дурнишника.Пред-положено, что повышение эффективности очистки сои от дурнишника возможно посредством применения фрикционного сепаратора барабанного типа [1,4], снабженного скатной доской, образующей зазор с фрикционной поверхностью барабана, меньше размера бобов.
При разработке расчетной схемы движения материала в сепараторе (рисунок 1) приняты следующие допущения: 1) боб сои представлен в виде шара с эквивалентным диаметром; 2) шар вращается равномерно; 3) сопротивление воздуха не учитывается.
Дифференциальное уравнение движения шара в зазоре между скатной доской и фрикционной поверхностью барабана имеет вид:
mx = mg sin a - Fc + FM (1)
где т - масса боба сои (шара), кг; а - угол наклона скатной доски;
¥ - сила сопротивления движению шара в зазоре, Н.
F = F
с тр .д
+ F,
(2)
где ¥трд - сила трения шара о скатную доску, Н;
¥’ 6 - сила трения шара о фрикционную поверхность барабана, Н; ¥ - сила воздействия вышележащих шаров, Н.
(3)
где /д - коэффициент трения скольжения между шаром и скатной доской,
Nд=У п+& а — ¥тр.ш.-(4>
где N - сила давления шара на доску, Н;
(5)
где Уп - нормальная реакция фрикционной поверхности, Н;
/б - коэффициент сопротивления движению материала по фрикционной поверхности барабана в зазоре.
Іб = І8+ fa, (6)
где^ - коэффициент сопротивления качению учитывающий зазор;
І, - коэффициент сопротивления качению учитывающий частоту вращения барабана.
Simeon
durnishnika, in the sizes and aerodynamic properties differ from beans of a soya a little, but have a various roughness of a surface, and, hence, and various factors of friction or coupling with any material.
Одной из формул, применяемых для оценки коэффициента сопротивления качению ведомого металлического колеса, движущегося по деформируемой почве, является формула Горячкина [3]. Применительно к теории качения шара по ворсистой поверхности она имеет следующий вид:
Механизация. Технологии переработки
где В и й - соответственно, диаметр шара и диаметр погруженного в материал сектора шара, м;
к - коэффициент объемного сжатия фрикционной поверхности Н/м3;
Уп - вертикальная нагрузка, передаваемая поверхности шаром (сила реакции поверхности), Н.
f = 0,863/Уп / kdD
О,
У
скатная
доска
Рис. 1.
Расчетная схема движения шара в зазоре между скатной доской и фрикционной поверхностью барабана
Коэффициент сопротивления качению, учитывающий частоту вращения барабана, определяется из
О ) + к
2:
выражения:
fо = к\° min /(omax
где w - частота вращения барабана в исследуемом рабочем диапазоне, с
w - минимальная частота вращения бараба-
mm ґ ґ
на, с-1;
w - максимальная частота вращения бара-
max Г Г
бана определенная для каждого зазора экспериментально, с-1;
к, к2 - эмпирические коэффициенты.
Для определения удельной производительности W сепаратора на 1 м длины рабочего зазора предложена формула:
W = 3600 тбУбкз / d2 -Qnn,кг/
кг / ч • м
где ш. - масса боба, кг;
Уб - скорость боба определяется из уравнения (1), м/с;
к - коэффициент заполнения щели, кз = 0,9;
йб - эквивалентный диаметр боба, м;
Q - удельная нагрузка (производительность питателя),;
Нд - доля засорителя в ворохе, %.
На процесс выделения соплодий дурнишника из вороха сои оказывают влияние частота вращения барабана, угол наклона скатной доски, зазор, нагрузка и высота слоя (рисунок 3). Соплодия имеют возможность взаимодействия с ворсом с момента падения на поверхность слоя, при этом, от величины силы сцепления зависит - выделится он сразу или, утонув в слое по мере продвижения. Наиболее важная особенность процесса сепарации - формирование в пространстве - зазоре (в виде клина) между скатной доской и поверхностью барабана слоя зернобобовой смеси. Объем данного слоя увеличивается при увеличении частоты вращения барабана и
2
Механизация. Технологии переработки
1 — 5 = 4 мм; 2 — 5 = 4 ,5 мм; 3 — 5 = 5 мм;
4 — 5 = 5,5 мм; 5 — 5 = 6 мм Рис. 2 - Зависимость удельной производительности от частоты вращения барабана при нагрузке 1500 кг/ч»м (для материала звукотеплоизоляционная основа линолеума)
Примечание: т1- масса соплодия дурнишника; т2- масса боба сои; Р — сила сцепления дурнишника с фрикционной поверхностью; п — количество бобов по высоте слоя.
Рис. 3 - Основные факторы, определяющие эффективность выделения соплодий дурнишника
Максимальная полнота выделения засорителя достигается при частоте вращения барабана 4... 6 с-1, зазорах 4,0.4,5 мм. При этом максимальная подача 1500 кг/чм. Материал рабочей поверхности ГОСТ 18108-80.
при уменьшении зазора. Чем больше объем материала в зазоре, тем больше потери сои, так как бобы, отскакивая от поверхности слоя, могут попасть в сектор барабана возможного движения с поверхностью. Рациональная частота вращения барабана при минимальных потерях сои 4.6 с-1.
Литература
1.Воинков В.П., Фоминых A.B. Соя отдельно, дурнишник отдельно // Сельский механизатор. №11 -Москва, 2006. - С. 19.
2. Волков A.T. Основные принципы очистки сои // Труды Амурской сельскохозяйственной опытной станции. Т. 2, вып. 3. - Хабаровск, 1969.
3.Горячкин В.П. Собрание сочинений. В 6 т. - М.: Колос, 1965, т. 1-720с., 11-459с., т. Ш-384с., т. 1У-512с.. т. У-569с., т. У1-500с.
4. Предварительный патент RU Фрикционный сепаратор (авторы Фоминых А.В., Воинков В.П., Фомина С.В.). Положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2005116633/03(018976) от 04.07.2006.
