CC BY
38
Технологии производства
СЕПАРАЦИЯ ЗЕРНОБОБОВОГО ВОРОХА РЕШЕТНЫМ СТАНОМ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ВОЗБУЖДЕНИЯМИ В ПОПЕРЕЧНОЙ ПЛОСКОСТИ
С.В ФОМИНА,
старший преподаватель кафедры механизации животноводства,
Курганская ГСХА им. Т. С. Мальцева
В статье представлены динамическая модель движенш по решету и прохождения сферической частицы через отверстия решета, а также порядок расчета просеиваемости решет.
Скорость движения по решету при вибрационном сепарировании сыпучего материала - это основной параметр, от которого зависят производительность и четкость сепарирования. Поэтому расчетное определение скорости частиц сыпучего тела в потоке - первая задача теории вибрационного сепарирования.
Цель и методика исследований Для расчета скорости движения частицы по сепарирующей поверхности используем уравнения 1, 2:
- при наличии нормальной составляющей в траектории колебаний поверхности
т-*=т-
va c? ■ cosfij f-m-garus + J51,
c<s(oi t+s)-m-g- cosa + N,
(1)
- при колебаниях поверхности в своей плоскости [2].
!т-х=т а- йг suiiu ^-m g- sinflH-J71; га у=тЬ ё
Рассчитав скорость движения материала по решету, исследуем просе-ваемость. Теоретическим основам ориентации частиц относительно отверстий решет с различной геометрией
In clause are presented dynamic model of movement on решету and passages of a spherical particle through apertures of a lattice and the procedure of payments of throughput of a lattice.
Технологии производства
продольных перемычек и исследованию вероятности попадания частиц в отверстия при опускании на решета с различной геометрией продольных перемычек посвящены работы [4, 5].
Простейшая модель просеивания через отверстие решета - это движение отдельной частицы сферической формы с постоянной относительной скоростью над отверстием в горизонтальной плоскости [3, 4]. Эта методика имеет ряд упрощений, ограничивающих возможности расчетных исследований: сепарирующая поверхность неподвижна; сепарируемый материал движется относительно сита по прямой линии с постоянной относительной скоростью; рассматривается только одна ситуация - перелет частицы от одного края отверстия до другого; не учитывается изменение тангенци-
альной составляющей скорости при ударе; в качестве условия прохождения частицы через отверстие используется только одно условие - б + в < 90°.
При разработке динамической модели просеивания через отверстие решета мы приняли допущения: проходовая частица - частица сферической формы с эквивалентным диаметром; решето рассматривается как абсолютно жесткое тело с шероховатой рабочей поверхностью; пренебрегаем вращением сферической частицы; удар шара о край отверстия оцениваем как частично упругий, характеризуемый коэффициентом восстановления скорости к по л - гипотезе.
Динамическая модель движения по решету и прохождения сферической частицы через отверстие решета представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Расчетная схема движения по решету и прохождения сферической частицы через
отверстия решета
Решето с частицей сферической формы рассматриваем в неподвижной системе координат ХОУ. Решето наклонено к горизонту на угол б. С решетом жестко связана подвижная система координат хо1у. Ось о1х направлена вдоль решета по его поверхности. Решето совершает колебания вдоль осей х и у. В наиболее важных для практических приложений случаях плоскость колеблется по гармоническому закону.
Для расчета движения центра тяжести шара используем уравнения (1). При расчетах рассматриваемой модели эти уравнения нелинейные, так
как движение центра тяжести рассматриваем относительно криволинейных траекторий abc и klm безотрывного от решета движения центра тяжести шара. При достижении центра тяжести плоскости решета на линии c-k считаем, что частица просеялась. На вибрирующих поверхностях частица может находиться в различных состояниях движения относительно поверхности: лежать на ней неподвижно, скользить по ней вперед или назад, быть в состоянии полета.
При этом возможны шесть переходов частицы из одного состояния в другое: покой-скольже-
Технологии производства
ние; покои-полет; скольжение-покои; скольжение-полёт; полёт-покой; полёт-скольжение.
При переходе центра тяжести шара за край перемычки возможны два варианта движения шара: безотрывное от перемычки соскальзывание шара в отверстие и полёт шара, когда его край находится над перемычкой. Безотрывное от перемычки движение шара в отверстие может продолжаться до прохода шара в отверстие, то есть до момента просеивания или шар полетит, оставаясь краем над перемычкой. Полёт шара в период, когда его центр тяжести находится над отверстием, а край над перемычкой, может закончиться ударом шара о ближний край перемычки, дальнейшим скольжением или полётом. При полёте всего шара над отверстием, он просеется или ударится о противоположный край отверстия. После удара шар полетит назад или соскользнет в отверстие, нахо-
дясь в контакте с краем, и просеется или переместится после удара за отверстие и непросеется. Все перечисленные ситуации: покоя, скольжения, полета и удара шара учтены в алгоритме программы для расчета просеваемости.
Фаза периода колебаний решета в момент подхода частицы сферической формы к краю отверстия существенно влияет на конечный результат
- просеется частица или нет. Любой момент периода колебаний решета, когда частица подходит к краю отверстия, имеет одинаковую вероятность.
Анализ
Для оценки просеиваемости на каждом кинематическом режиме решета выполнены расчеты при подводе центра тяжести шара на край отверстия через один градус поворота эксцентрикового вала (1/360 периода колебаний решета), т.е. для 360 шаров.
КГ Ч ГІ'
15000
14500
1-ЮОО
13500
13000
'У - ' , —•-И
/ 1
90
100
10*
са с-
Рис. 2. Влияние частоты колебания решета на удельную просеваемость, при А =2 мм, б =13°
Зная число шаров, просеявшихся через одно отверстие, их массу, суммарное время, за которое 360 шаров занимают отверстие, и количество отверстий на метр квадратный решета, рассчитаем просеиваемость решета:
W = 3,6 • пс • потв • т, кг/чМм2,
где: пс - количество шаров, прошедших через одно отверстие в секунду;
потв - число отверстий на 1м2 решета; т - масса тысячи шаров, кг
Литература
1. A.c. 1680366 СССР. Решетный стан /А.А. Лопан, A.B. Фоминых, И.В. Шевцов, Ю.Н. Мекшун. 1991, № 36.
2. Фоминых A.B. Решетный стан, совершающий колебания в своей плоскости с переменной амплитудой по длине решета / A.B. Фоминых, С.В. Фомина, Ю.Н. Мекшун // Сборник научных трудов Крас-ГАУ. - 2005. - № 5. - С. 201-205.
3. Блехман И.И. Вибрационная механика. - М.: Физматлит, 1994. - 400с.
4. Гортинский, В.В. Процессы сепарирования на зерноперерабатывающих предприятиях /В.В. Гор-тинский, А.Б. Демский. - М.: Колос, 1980. - 304с.
5. Лапшин, И.П. Расчет и проектирование зероочистительных машин / И.П. Лапшин, Н.И. Коси-лов. - Курган.: ГИПП «Зауралье», 2002. -168с.
