Совершенствование ударной очистки отверстий плоских решёт Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.928.233

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УДАРНОй ОЧИСТКИ ОТВЕРСТИй плоских РЕШЁТ

М.С. ВОЛХОНОВ, доктор технических наук, профессор И.В. БУШУЕВ, ассистент Костромская ГСХА Е-таіІ: [email protected]

Резюме. В статье определено оптимальное положение решета при его горизонтальных колебаниях для нанесения ударного воздействия с целью наилучшей очистки от заклинившихся частиц сепарируемого материала. При его определении учитывали силы, действующие на заклинившуюся частицу сепарируемого материала при расклинивании, а для нахождения траекторий движения точки поверхности решета, относительно заклинившейся частицы, использовали известные уравнения движения колеблющегося решета и результаты математического моделирования ударного воздействия по решету, выполненного в программном комплексе Апвув. Условия моделирования: решето с прямоугольными отверстиями 2,6x20 мм толщиной 1 мм и размерами 990x790 мм, защемлёно по контуру и разбито на две части - 480x760 мм, плотность решета задавали с учётом коэффициента живого сечения 0,46-4212 кг/м3. Ударные импульсы величиной 0,32 Нс прикладывали в центре выделенных частей решета.

Для уменьшения ударного воздействия на решето необходимо использовать силу инерции, возникающую при горизонтальных колебаниях, при этом оптимальные условия для нанесения удара складываются при нахождении решета в крайнем положении по направлению движения сепарируемого материала. В этом случае послеударное смещение решета относительно расклинивающейся частицы максимально и составляет для точки в центре выделенной части решета 8=0,4 мм, на краю решета - 8=0,15 мм, а на частицу действует выталкивающая сила со стороны кромки отверстия решета. На краю жестко закреплённого решета освобождающий зазор уменьшается, по сравнению с местом приложения ударной нагрузки, до 10 раз.

Выведена зависимость для определения угла опережения по -дачи импульса на устройство управления электромагнитным ударником с целью согласования момента удара с положением решётного стана.

Ключевые слова: плоское решето, сепарация, ударная очистка отверстий, ударники.

Очистка поверхности решета от заклинившихся частиц в решётных сепараторах может осуществляться сообщением периодических ударных импульсов. Однако известные способы ударной очистки [1,2,3] имеют ряд значительных недостатков:

отсутствие возможности оперативно изменять частоту и силу ударного воздействия [1, 2];

сложность и большая материалоёмкость ударных устройств [1, 2];

конструкции не предусматривают согласование момента удара в зависимости от положения решётного стана [1, 2].

Цель нашего исследования - определение оптимального положения решета при его горизонтальных колебаниях для нанесения ударного воздействия.

Условия, материалы и методы. Мы разработали новый способ ударной очистки решета от заклинившихся частиц сепарируемого материала (рис. 1).

Он реализуется следующим образом. На решето 1 из бункера 5 через щель, образованную задвижкой 4, подается обрабатываемый материал. Во время работы его частицы, близкие по размерам к размерам отверстий решета, заклиниваются в этих отверстиях. При горизонтальных колебаниях решета на заклинившуюся частицу действует сила инерции Fж (рис. 2). Так как решето установлено под углом р к горизонту, то во время его приближения к крайнему положению по направлению движения сепарируемого материала проекция силы Fж на ось У направлена в сторону расклинивания и помогает освобождать частицу из отверстия.

Рис. 1. Схема способа ударной очистки решета от заклинившихся частиц сепарируемого материала: 1 - решето;

2 - ударник; 3 - устройство управления ударником; 4 - задвижка; 5 - загрузочный бункер; 6 - индуктивный датчик; 7 - металлический лепесток; 8 - кривошип; 9 - решётный стан; р - угол наклона решета; ф - угол опережения; п - частота горизонтальных колебаний решётного стана; юк - угловая скорость кривошипа.

Рис. 2. Силы, действующие на заклинившуюся частицу в момент удара по поверхности решета: 1 - решето; 2 - заклинившаяся частица; Fик - сила инерции, возникающая при горизонтальных колебаниях; Fт - сила тяжести; Fз - сила заклинивания частицы в отверст ии; Fи - сила инерции, возникающая после удара.

Для очистки отверстий сверху по решету ударник 2 (см. рис. 1) наносит удар. Чтобы использовать силу Fик для расклинивания частицы и уменьшить силу удара по поверхности решета его следует наносить в момент, когда решето при горизонтальных колебаниях приближается к крайнему положению по направлению движения сепарируемого материала.

Частица расклинивается при условии:

F + F > F + F.

и ику ту з

Для согласования момента подачи импульса на ударник с положением решётного стана на раме сепаратора рядом с кривошипом 8 установлен индуктивный датчик 6. На кривошипе закреплен металлический лепесток 7, который при вращении проходит около чувствительного органа индуктивного датчика. Датчик генерирует сигнал, идущий на устройство управления ударником 3, в котором установлен делитель частоты с переменным коэффициентом деления. Коэффициент деления задаётся вручную от 1 до 7. В устройстве управления формируется импульс, идущий на ударник. Для точного нанесения удара при приближении решета

к крайнему положению сигнал с датчика должен прийти с опережением во времени, необходимым для срабатывания устройства управления и разгона ударника.

Поэтому датчик необходимо устанавливать на угол опережения ф относительно металлического лепестка 7 в крайнем положении решета, который можно определить по формуле:

<р = 2яп(іа + іу + ів)І

где ф - угол опережения, рад; п - частота горизонтальных колебаний решетного стана, с-1; tэ, ^ tв - время, необходимое соответственно для срабатывания устройства управления, разгона ударника, прохождения волны от места удара ударника по поверхности решета до заклинившейся частицы, с.

Рассмотрим модель ударной очистки в реальных условиях работы на примере очистки зернового вороха в семяочистительной машине МС-4,5. Определим характер движения поверхности решета относительно расклинившейся частицы сразу после удара.

Примем следующие допущения: решето совершает вынужденные колебания в горизонтальной плоскости; защемленная в отверстии зерновка не деформируется и расклинивается мгновенно после воздействия ударного импульса; зерновой слой не оказывает воздейстия на зерновку и решето.

Движение любой точки решета можно охарактеризовать с помощью известных уравнений:

хр(1) = -А соэ(0>( • і +<р),

чр(і) = <о,.Азіп(а„і+<р),

где А - амплитуда колебаний решетного стана, мм (для МС-4,5 А=7,5 мм); юк - угловая скорость эксцентрика, рад/с (для МС-4,5 юк=44 рад/с); t - время, с.

Траекторию движения зерновки после расклинивания можно охарактеризовать следующими уравнениями:

где х0 - начальное положение решетного стана относительно его среднего положения, м (х0=-А•cos ф0) ; v0 - скорость решета в момент удара, м/с. (^=А^к^тф0); g - ускорение свободного падения, м/с2.

Послеударные перемещения точек поверхности решета моделировали в программном комплексе Ansys [4]. Моделирование проводили для решета с прямоугольными отверстиями 2,6x20 мм толщиной 1 мм и размерами 990x790 мм, защемлённого по контуру и разбитого на две части 480x760 мм, плотность решета задавали с учётом коэффициента живого сечения 0,46-4212 кг/м3. Ударные импульсы величиной 0,32

Не прикладывали^в центре рис д траектория движения решета в точке приложения ударного импульса после уда-выделенных частей решета. ра: 1 - решето, 2 - расклинившаяся зерновка, в - освобождающий зазор, 8 - послеударное Решето разбивали на 10000 смещение решета относительно зерновки, Fв - сила, выталкивающая зерновку из отверстия элементов, вычисления про- а) х0=-А, ф0=0; б) х0=А, ф0=п; в) х0=0, ф0=п/2; г) х0=0, ф0=3та/2.

водили в интервале времени 10 мс и перемещения точек поверхности решета находили в узлах сетки. В результате моделирования получена зависимость перемещения точек поверхности решета от времени F(t).

Начало координат принимали в точке поверхности зерновки, в которой она соприкасается с кромкой отверстия решета.

При расположении осей по схеме (рис. 3), получили уравнения движения точки кромки решета относительно зерновки:

х(Ц = -х0-у0 Г-А соэ(сок Л+ф0)-Ра)&пР,

где р0 - начальная фаза колебаний, рад; р - угол наклона решета относительно горизонтальной плоскости, град (для МС-4,5 р =60).

Рассмотрим послеударное поведение решета в четырёх положениях, которые оно проходит при горизонтальных колебаниях: крайние - при х0=-А, Ф0=0 и х0=А, ср0=и; и средние - при х0=0, р0=п/2 и х0=0, ф0=3и/2.

Результаты и обсуждение. Анализируя полученные траектории движении точки поверхности решета относительно зерновки (см. рис. 3), можно сказать, что при ударе в любом положении решета возникает освобождающий зазор s, достаточный для освобождения отверстия от расклинивающейся частицы. При х0=-А, р0=0 и х0=А, р0=п (см. рис. 3, а и б) зерновку будет выталкивать из отверстия сила Fв, которая возникает в результате ее взаимодействия с кромкой отверстия.

Нанесение удара по поверхности решета в среднем положении (см. рис. 3, в и г) не приводит к выталкиванию зерновки, так как послеударное смещение решета мало - 5=0...0,1 мм. Следовательно, после расклинивания велика вероятность повторного заклинивания зерновки. Поэтому оптимальные условия для нанесения удара складываются при крайнем положении по направлению движения сепарируемого материала (х0=Д Ф0=п). В этом случае послеударное смещение решета максимально и составляет 5=0,4 мм (см. рис. 3, б).

Траектории движения точки края решета (20 мм от угла решета по ширине и по длине) относительно расклинившейся зерновки (рис. 4), показывают, что

Рис. 4. Траектория движения точки края решета после удара: 1 - решето, 2 - расклинившаяся зерновка, в - освобождающий зазор, 8 - послеударное смещение решета относительно зерновки а) х0=-А, ф0=0; б) х0=А, ф0=п; в) х0=0, ф0=п/2; г) х0=0, ф0=3та/2

освобождающий зазор s между зерновкой и кромкой отверстия из-за близости защемлённого края решета уменьшается, по сравнению с центром решета (см. рис. 3), до 10 раз. Оптимальные условия для нанесения удара также складываются при крайнем положении по направлению движения сепарируемого материала, в этом случае послеударное смещение решета относительно зерновки максимально - 8=0,15 мм (см. рис. 4, б).

Выводы. Таким образом, для уменьшения ударного воздействия на решето необходимо использовать силу инерции, возникающую при горизонтальных колебаниях, при этом оптимальные условия для нанесения удара складываются при крайнем положении решета по направлению движения сепарируемого материала. Анализ полученных траекторий движения точки поверхности решета после воздействия ударного импульса подтвердил, что для исключения повторного заклинивания зерновки в отверстии удар целесообразнее наносить при таком положении решета (х0=А, ф0=п). В этом случае послеударное смещение решета относительно зерновки максимально и составляет для точки в центре выделенной части решета 8=0,4 мм, на краю решета - 8=0,15 мм, при этом возникает выталкивающая сила, действующая на расклинившуюся зерновку со стороны кромки отверстия решета.

Литература.

1. Амосов Г. И. Обоснование параметров процесса ударной очистки плоских решёт с круговыми колебаниями в зерноочистительных машинах. Дис. канд. техн. наук. - Курган, 2003. - 167с.

2. Дроздецкий Ю. А. Повышение эффективности процесса сепарации на решётах с продольными колебаниями применением ударной очистки их отверстий. Дис. канд. техн. наук. - Курган, 2003. - 167 с.

3. Шмигель В. В. Сепарация и стимуляция семян в электрическом поле. - Кострома: изд. КГСХА, 2003. - 234с.

4. Бушуев И.В., Шмигель В.В., Моделирование поверхности решета и определение ускорений после ударного импульса // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2008. - №5. - С.16-18.

PERFECTION OF SHOCK CLEARING OF APERTURES OF FLAT SIEVES M.S. Volkhonov, I.V.Bushuev

Summary. In article optimum position of a sieve at its horizontal fluctuations for drawing of shock influence for the purpose of creation of the best clearing of a sieve from the jammed particles of a separated material is defined.

At its definition the forces operating on the jammed particle of the separated material at unjamming, and for a finding of trajectories of movement of a point of a surface of a sieve, concerning the jammed particle were considered, used the known equations of movement of a fluctuating sieve and results of mathematical modeling of shock influence on the center of a segment of the sieve executed in program complex Ansys. Model is the sieve with rectangular apertures 2,6x20 mm in the thickness of 1 mm and the sizes 990x790 mm, is jammed on a contour and broken into two segments 480x760 mm, sieve density set taking into account factor of live section 0,46-4212 of kg/ m3. Shock impulses in size 0,32 H-c were put in the center of segments of a sieve.

It is established that for reduction of shock influence by a sieve it is necessary to use the force of inertia arising at horizontal fluctuations, thus optimum position of a sieve, for striking, extreme position in a direction of movement of a separated material is established. In this position after shocking sieve displacement rather unjamming particles as much as possible for a point in the center of a segment of a sieve 8 =0,4 mm, on the brink of a sieve 8 =0,15 mm, thus on a particle pushing out force also makes from an edge of an aperture of a sieve. On the brink rigidly fixed sieve the releasing backlash decreases to 10 times in comparison with a place of the appendix of shock loading. Dependence for definition of a corner of an advancing of giving of an impulse on a control mean the shock worker is resulted.

Key words: a flat sieve, separation, shock cleaning holes, shock workers.

УДК 631.331.9.631.53.17

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛьНОГО ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУхА В ПЕРФОРИРУЮЩИх БАРАБАНАх при предпосадочной обработке картофеля

A.Ф. ТРИАНДАФИЛОВ, кандидат технических наук, директор

B.В. ФЕДЮК, младший научный сотрудник НИИСХ республики Коми Россельхозакадемии E-mail: [email protected]

Резюме. В результате исследований по предпосадочной обработке клубней картофеля путем выдерживания в течение

3...5 минут в электрогидравлически обработанном торфе (ЭГ-торф) установлено, что урожайность увеличилась на 32.38 %, сохранность - на 13.15 %, при этом накалывание поверхности клубней (перфорации) мелкими иглами обе-спечиваетулучшение фиксации препарата и увеличение количественных и качественных показателей урожая на 6.7 %.

В результате обоснована конструктивно-технологическая схема и изготовлен экспериментальный образец устройства, позволяющего осуществлять предпосадочную обработку