CC BY
14
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 2 (44) ■ Часть 2 ■Февраль
DOI: 10.18454/IRJ.2016.44.107 Лапшин Н.П.
Кандидат технических наук, ФГОУ ВПО Государственный аграрный университет «Северного Зауралья» САМООЧИСТКА РЕШЕТ ПРИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ РЕШЕТНЫХ СТАНОВ
Аннотация
Изучены колебания системы решетный стан - решет. Установлено, что при условии «антирезонанса» колебания решетного стана прекращаются, а колеблется только решето. Этот режим позволяет снизить динамические нагрузки в зерноочистительной машине. Также режим «антирезонанса» способствует самоочистке решет от застрявших зерен.
Ключевые слова: решётный стан, решёта, самоочистка решет, колебания в продольно-вертикальной плоскости, амплитуда колебаний, «антирезонанс», «гашение» колебаний.
Lapshin N.P.
PhD in Engineering, Agriculture State University «Severnogo Zauralia»
SELF-CLEANING A SIEVE AT VERTICAL VIBRATIONS SIEVE
Abstract
The fluctuations of sieve pan - a sieve - were studied. It was found that, subject to "anti-resonance" oscillations sieve terminated, and varies only sieve. This mode allows you to reduce the dynamic forces in the grain-cleaning machines. Also mode "antiresonance" promotes self-cleaning sieves of stuck grains.
Keywords: sieves, self-cleaning sieves, fluctuations in the longitudinal vertical plane, the amplitude of oscillation, "antiresonance", "damping" vibrations.
Основу зерноочистительных агрегатов для послеуборочной обработки зерна составляют решетные машины с разделительными, зерновыми, подсевными и сортировальными решетами с прямоугольными или круглыми отверстиями. Решетные станы зерноочистительных машин совершают прямолинейные колебания или круговые колебания. К недостаткам решетных машин относят низкое качество очистки зерна, забиваемость решет, высокий уровень вибрации рам машин из-за неуравновешенных сил и моментов сил инерции.
Цель исследования. Изучение условий самоочистки решет колебаниями в вертикальной плоскости от застрявших зерен.
Методика исследования. Данное исследование произведено на модернизированной машине ОВС-25М. Решетный стан этой машины подвешен к раме с помощью четырех цилиндрических пружин растяжения, со следующими характеристиками: диаметр проволоки - 4,5 мм, средний диаметр пружины - 24,2 мм, число витков - 34, длина пружины в свободном состоянии 160 м. Центр масс решетного стана расположен на одинаковом расстоянии от точек крепления пружин к решетному стану.
На решетном стане закреплен асинхронный электродвигатель 4РС80А8У3 с частотой вращения n=680 мин-1. На оба конца вала электродвигателя установлены центробежные вибровозбудители. В решетный стан установлены решета с круглыми и прямоугольными отверстиями, решето с цилиндрическими перемычками.
Под действием центробежных сил вибровозбудителей решетный стан будет совершать колебания в продольновертикальной плоскости с амплитудой А], а решето как упругая система, будет совершать колебания в вертикальной плоскости с амплитудой А2 (рис. 1). Для анализа такой системы примем следующие допущения: решетный стан и рама машины представляют собой абсолютно твердые тела, ось вращения дебаланса совпадает с центром масс решетного стана. Для упрощения анализа примем коэффициент жесткости рамы С3=ж.
При колебаниях на решетный стан действуют центробежные силы вибровозбудителя Fcosat, упругие силы пружин-подвесок C]yl и упругие силы, возникающие от деформации решета C2(y]-y2). На решето действует упругая сила C2(y2-yi). Движение такой системы описываются дифференциальными уравнениями [1]
т 1 у\ + С1у1 — С2(у2 — У1) = Fc о s со t , (1)
т 2 У2 + С2 (У2—У1) = 0 , (2)
где m] и m2 - массы решетного стана и решета;
С1 и С2 - коэффициенты жесткости упругих связей решетного стана и решета.
F - центробежные силы возбудителей:
F = 2md ■ р ■ со2,
(3)
md - масса дебаланса;
р - расстояние от оси вращения дебаланса до его центра масс;
а - угловая скорость вибровозбудителя (круговая частота колебаний решет-ного стана).
Из уравнений (1), (2) находятся частоты собственных колебаний системы решетный стан - решето
_ 11 с2 ^ сг + С2\ ^ 1 / с2 ^ С1 + С2\ С1 ■ С2
^1'2 2 \т2 т1 ) ~ 4 \т2 т1 ) т1- т2
и амплитуды вынужденных колебаний решетного стана А1 и решета А2 [1]
(4)
28
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 2 (44) ■ Часть 2 яФевраль
________F ■ (С2 - т2ш2)___
1 {С1 + С2-т1ш2)-{С2-т2ш2)-Ср
(5)
_ F- С2
А2 (С1 + С2 — т^2) ■ (С2 — т2ш2) — С22' (6)
На рис. 2 приведены зависимости амплитуд колебаний решетного стана А1 и решета А2 с прямоугольными отверстиями 2,0Х16 мм от частоты а. Частоты собственных колебаний, полученные из выражения (4), р1=11,71 рад/с ир2=50,25 рад/с. При этих частотах наблюдаются первый и второй резонансы системы решетный стан - решета.
При С2=т2а2 числитель в выражении (5) равен нулю, амплитуда колебаний решетного стана А1 также равна нулю и его движение прекращается несмотря на то, что вибровозбудители продолжают работу. Это явление в технике называют «антирезонансом», а решето в решетном стане играет роль «гасителя» колебаний. Вместо колебаний массивного решетного стана колеблется только решето. Это позволяет снизить динамические нагрузки в машине.
Оценка забиваемости решет производилась следующим образом. Включался электродвигатель машины и на первое решето Б2 с круглыми отверстиями 05 мм подавалась зерновая смесь с пятипроцентным содержанием необмолоченных зерен пшеницы, склонных к заклиниванию. Размер таких зерен на 5.. .10% больше размера отверстия решета. Затем подача зерна прекращалась, смесь сходила с решета и выключался электродвигатель. На решето накладывался шаблон с площадью отверстия Во=(100Х100) мм. В этом шаблоне подсчитывалось количество заклинившихся в отверстиях решета зерен и находилась общая площадь заклинившихся зерен В1. По отношению В1/Во находился коэффициент заклинивания Кб.
Рис. 1 - Схема решетной зерноочистительной машины с тремя колеблющимся массами
Затем последовательно испытывались на забиваемость сортировальное решето Г с круглыми отверстиями 03 мм, подсевное решето В с прямоугольными отверстиями 2,0Х16 мм, сортировальное решето Г с цилиндрическими перемычками 2,2Х65 мм. Результаты исследования, которые проводились с угловой скоростью вращения дебалансов а=71,17 рад/с, амплитудой колебания решетного стана Ai=(0,5...1,0) мм, амплитудой колебаний решет А2=(4,2...4,5) мм, углом наклона решетного стана а=14°. Обрабатываемая культура - пшеница.
Были проведены испытания на забиваемость решет на втором решетном стане зерноочистительной машины ОВС-25. Решетный стан крепился к раме машины на четырех стальных подвесках круглого сечения и получал движение от электродвигателя, ременной передачи и дебалансного устройства, установленного на вертикальной оси. Решетный стан совершал движение со следующими параметрами: радиус круговых колебаний R=6 мм, круговая частота колебаний а>=48,57 рад/с, угла наклона а=9о.
Выводы. При колебаниях решетных станов в продольно-вертикальной плоскости возникают колебания решет в вертикальной плоскости, которые на определенном режиме способны «гасить» колебания решетных станов.
Явление гашения колебаний массивных решетных станов следует использовать дня снижения сил инерции и вибрации машин, а колебания решет следуют использовать для выполнения технологического процесса.
При колебаниях решет с круглыми отверстиями и решет с цилиндрическими перемычками в продольно-вертикальной плоскости наблюдается самоочистка от застрявших зерен. Использование решет с прямоугольными отверстиями при колебаниях в продольно-вертикальной плоскости не рекомендуется.
При круговых колебаниях решет в горизонтальной плоскости необходима принудительная очистка решет.
29
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 2 (44) ■ Часть 2 яФевраль
Рис. 2 - Зависимость амплитуд колебаний решетного стана Аг и решета А2 от частоты возбуждения
12 3 4
1 - Зерновые решета Б2 05 мм; 2 - сортировальные решета Г 03 мм; 3 - подсевные решета В 2,0Х16 мм;
4 - сортировальные решета Г с цилиндрическими перемычками 2,2Х65 мм Рис. 3 - Коэффициенты забиваемости решет с различной формой отверстий, геометрией перемычек и
направленности колебаний
Литература
1. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Том 3./под ред. И.А. Бергера, Я.Г. Пановко. -М.: Машиностроение, 1988. - 669 с.
2. Лапшин И.П., Косилов Н.И. Расчет и конструирование зерноочистительных машин - Курган: ГИПП «Зауралье», 2002. - 168 с.
3. Лапшин И.П., Амосов Г.И., Лапшин Н.П. Исследование частот собственных колебании решетных полотен зерноочистительных машин / Экология - Здоровье - Безопасность жизнедеятельности: Материалы региональной научно-практической конференции, посвященной 60-летию образования Курганской области. - Курганский научный центр МАНЭБ, 2002. - С.197-200.
References
1. Prochnost', ustojchivost', kolebanija. Spravochnik v treh tomah. Tom 3./pod red. I.A. Bergera, Ja.G. Panovko. - M.: Mashinostroenie, 1988. - 669 s.
2. Lapshin I.P., Kosilov N.I. Raschet i konstruirovanie zernoochistitel'nyh mashin - Kurgan: GIPP «Zaural'e», 2002. -168 s.
3. Lapshin I.P., Amosov G.I., Lapshin N.P. Issledovanie chastot sobstvennyh kolebanii reshetnyh poloten zernoochistitel'nyh mashin / Jekologija - Zdorov'e - Bezopasnost' zhiznedejatel'nosti: Materialy regional'noj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvjashhennoj 60-letiju obrazovanija Kurganskoj oblasti. - Kurganskij nauchnyj centr MANJeB, 2002. - S.197-200.
30
