CC BY
32
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ ДЛЯ СЕПАРАЦИИ СЫРОГО ЛЬНОВОРОХА
А.Ф. ЕРУГИН доктор технических наук Д.Ю. ЛАЧУГА, инженер ВНИПТИМЛ
Один из самых трудоёмких и энергоёмких процессов в механизации льноводства — сушка и переработка льняного вороха. Сложность его заключается, во-первых, в чрезвычайно большом объёме перевозки сырого вороха на значительное расстояние от поля до сушильного комплекса, во-вторых, в трудности сушки и, в-третьих, в переработке высушенного вороха специальными машинами. Все эти операции требуют значительных затрат электроэнергии и жидкого топлива. В последние годы стоимость энергоносителей значительно возросла в результате чего получение посевного материала становится невыгодным.
Для повышения рентабельности производства семян льна необходимо снизить расход топлива и электроэнергии в процессе сушки. Один из путей выхода из сложившейся ситуации — удаление путанины, доля которой иногда доходит до 40%, из сырого вороха перед загрузкой в сушильную камеру. Во ВНИПТИМЛ совместно с ОАО «Тверьсельмаш» и М1АУ им. В.П. Горячкина разработано оборудование (рис.1) для выполнения этой операции, включающее дозатор 7, решетно-гребенчатый отделитель коробочек 2 и роторный сепаратор 3 с аксиальной подачей исходного материала.
Рис. 1. Схема оборудования для сепарации льновороха: 1—дозатор; 2 — решетно-гребечатый отделитель коробочек; 3—роторный сепаратор; 4— цепочно-транспортный транспортер; 5 — бункер; б —уплотнительный барабан; 7—гребенчатый транспортер; 8— стол; 9— ограничители вороха; 10 — барабан; 11 — конический шнек; 12 — крыльчатка; 13 — ленточные транспортеры.
Дозатор выполнен в виде цепочно-планчатого транспортёра 4и установленного над ним бункера 5для вороха, на выходе которого шарнирно на опоре закреплён уплотнительный барабан 6 с зубьями.
Решетно-гребенчатый отделитель коробочек представляет собой гребенчатый транспортёр 7, гребёнки
32 ----------------------------------------------
которого перемещаются наклонно к горизонту по столу 8 с решетной поверхностью. Над ними установлены один за другим три зубчатых ограничителя 9.
Роторный сепаратор выполнен в виде барабана 10 с навитыми на его цилиндрической поверхности бичами. Со стороны загрузки вороха к барабану прикреплён конический шнек 11, а на выходе путанины из рабочей зоны установлена крыльчатка 12.
Технологический процесс отделения путанины заключается в следующем. Исходный материал поступает от льнокомбайнов в бункер дозатора и перемещается в сторону решетно-гребенчатого отделителя коробочек, зубья гребёнок которого отрывают и доставляют ворох к роторному сепаратору. Для предотвращения отделения больших порций, материал постоянно сверху незначительно уплотняется барабаном.
Во время передвижения вороха по решетной поверхности отделителя свободные коробочки и семена просыпаются сквозь отверстия и падают на скатный лист. Путанина с неоторванными коробочками направляется в бункер сепаратора, а затем коническим шнеком в рабочую зону между ротором и прутковой декой. Многократно подвергаясь ударному воздействию бичей, стебельная масса освобождается от коробочек и далее выбрасывается крыльчаткой наружу. Оторванные семенные коробочки и свободные семена, пройдя сквозь деку, попадают на ленточные транспортёры 13 и направляются в сушильную камеру.
Для эффективной работы оборудования необходимо соответствие производительности всех рабочих органов поточной линии.
Производительность дозатора определяется, исходя из конструктивных и кинематических параметров. Если толщина слоя вороха в дозаторе ширина Ь^, то при скорости перемещения материала V она составит
0=ЬИУу = ти1ЬНуп, 4 (1)
я я я1 я я я' ' ’
где у— масса единицы объёма вороха; —диаметр
ведущего вальца; — частота вращения ведущего вала.
Производительность решетно-гребенчатого отделителя коробочек равна
е.=Ч^. (2)
где Адо - порция вороха, отрываемая одной гребёнкой; Ко = с/а - число гребёнок, проходящих в единицу времени; с=п(1по—расстояние, пройденное гребёнкой в единицу времени; а — расстояние между гребёнками.
При этом, учитывая содержание путанины в ворохе, имеем:
ЛЯо = 1/2ЬИоШ+£) (3)
где Ьо — ширина гребёнок; — высота слоя мелкой фракции вороха, перемещаемого гребёнкой; 1о — основание порции вороха перемещаемой гребёнкой; £—коэффициент учитывающий дополнительное количество вороха, в виде путанины, которое цепляется за зубья гребёнок (£=0,1).
— Достижения науки и техники АПК, №4-2006
Воспользовавшись выражениями (2) и (3), найдем, что производительность решетно-гребенчатого отделителя коробочек составит
(4)
й,=**А'-ХнЧ Не;.
Она должна (уьіть равна производительности дозатора, то есть
*М2"*Л0+г) = <ГМ",-
Эго уравнение дает возможность найти взаимосвязь между их различными параметрами. Например, высота слоя вороха в дозаторе будет выражается зависимостью
к=-
2^чЬчпч
Для устойчивой работы оборудования при выделении путанины из сырого вороха необходимо, чтобы производительность дозатора и решетно-гребенчатого отделителя были равны пропускной способности роторного сепаратора, которая определяется выражением 0с=^иьїПг (5)
где ^ — площадь поперечного сечения рабочего пространства между ротором и поверхностью деки (площадь кольца); иь — скорость перемещения вороха в осевом направлении; г\} — коэффициент заполнения рабочего пространства.
Согласно рис.2
72
5, =^(й'-<//), (6)
4 р
где с1 - диаметр деки по внутренней поверхности; с1 — диаметр ротора.
К™%п(а + |3),
вІП Р
(7)
где К—скорость коробочки относительно бича; а — угол между нормалью к бичу и направлением его окружной скорости; р — угол между нормалью к бичу и направлением полёта отскочившей коробочки.
Таккаккоэффи-Рис.2. Схема взаимодействия бича и ЦИЄНТ восстанонле-коробочки.
р=ап(8)
Учитывая(б), (7) и (8) имеем и віпа
и
ц л / /й> |_7 ( ‘ ( 1 \ 1 / (і 1;ъ () —1 ( ?
і м1— / ^
и/ чг
а=|ул3 ^2-лрУ
эт
агЩ |
К
ния К=і%а/^Р, то
а + агсі£
Первая часть этого выражения должна соответствовать производительности дозатора и решетно-гре-бенчатого отделителя свободных коробочек, то есть
п (.г . г\ ибіпа
— УТ] -і V* — и )------------г--7—-\ї,3,,,І '
4 зіп\аг^^а / А-)] ^
біп) а + 1 =
= т^„Ьякяуп =
2 а
или, проведя сокращения на pg
Щ2 - Лр%таг\ъ . ( (га
----1=--+ агсія ——
4зіп[а/г^(^а / АГ)] V, К
=<*№„пщ = Ь°Н°1^оПо 0+Е )
Так как пропускная способность роторного сепаратора - определяющий фактор, то оптимальные величины параметров дозатора и решетно-гребенча-того отделителя свободных коробочек надо определять в увязке с ее величиной.
Например, высота слоя вороха в дозаторе должна удовлетворять выражению
и (сі2 -¿^БІпагіз
" Л Ьп 45Іп[агс^(^а / К)]8Ш|
а + агсЩ
Если принять 17= 20,9 м/с, с! = 0,43 м, = 0,40 м, а = 15°; /^ = 0,05; = 0,15 м; Ьц = 1 м; = ((,025 с1; К
— 0,1, то высота слоя вороха подаваемого дозатором должна быть равна 0,48 м. При меньшей толщине сепаратор будет недогружен, а при большей он не обеспечит надёжности выполнения техниологичес-кого процесса из-за перегрузки.
Исследуя полученную теоретическую зависимость при изменении угла а навивки бичей ротора от 7 до 60° мы определили, что его увеличение до 45° позволяет наращивать толщину слоя вороха в дозаторе (рис. 3). Однако в случае превышения этого значения наблюдается противоположная картина.
(9)
Достижения науки и техники АПК, №4-2006
Рис.З. Зависимость толщины А слоя вороха в дозаторе от угла а навивки бичей ротора и от скорости V перемещения вороха.
Выявлено так же, что с повышением скорости перемещения вороха дозатором толщина подаваемого слоя А падает по гиперболической кривой. Исходя из практического опыта, было замечено, что чрезмерное увеличение скорости подачи и уменьшение при этом толщины слоя вороха менее 200 мм, повышает неравномерность загрузки сепаратора и снижает качество выполнения технологического процесса, поэтому величина этого показателя должна быть не менее указанного значения.
-------------------------------------------------- зз
