CC BY
58
УДК 631.362.32 В.В. Ткачёв
УСЛОВИЕ ОЧИСТКИ ОТВЕРСТИЙ РЕШЕТ СЕМЕОЧИСТИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Определено условие, необходимое для очистки щеткой отверстия решета семеочистительной машины от забившейся в ней частицы очищаемого материала. Установлено, что для изготовления щеток для удаления частицы из отверстия решета следует использовать материал с высоким значением модуля упругости, а также увеличить диаметр щетины щетки при уменьшении ее длины.
Ключевые слова: семеочистительная машина, отверстие, частица, щетка, очистка, условие.
V.V. Tkachyov CONDITION FOR CLEANING THE SIEVE MESHES OF THE SEED CLEANING MACHINES
The condition that is necessary for brushing the seed-cleaning machine sieve meshes from the cluttered particle of the material being cleaned is received. Its determined that for production of the brushes for this particle removing from the meshes it is necessary to use the material with high elastic modulus value as well as to increase brush bristle diameter with its shortening.
Key words: seed-cleaning machine, mesh, particle, brush, cleaning, condition.
Для послеуборочной очистки и сортирования на размерные фракции семян различных культурных растений широкое применение получили семеочистительные машины, оснащенные плоскими качающимися решетами.
Основным недостатком решетной сепарации является то, что в процессе работы значительная часть семян застревает в отверстиях решет. При этом существенно ухудшается эффективность процесса сортирования и снижается производительность машины.
Для устранения указанного недостатка в конструкциях современных семеочистительных машин предусматриваются различные механизмы очистки решет от забившихся в их отверстиях сортируемых частиц. Из всего многообразия очистительных устройств для очистки качающихся решет наибольшее применение получили механизмы очистки с плоскими щетками. Щетки установлены под решетом на раме, которая совершает от привода возвратно-поступательное движение.
Как показала практика, очистительные устройства с плоскими щетками характеризуются недостаточной эффективностью при сортировании частиц, удерживаемых в отверстиях значительными силами сцепления, а также малым сроком службы. Поэтому работы, направленные на изучение процесса очистки отверстий решет щеточным рабочим органом механизма очистки, в настоящий момент являются актуальными.
Для повышения эффективности очистки отверстий решет разработана принципиально новая конструкция очистительного устройства с цилиндрическими щетками, которые наряду с поступательным движением совершают вращательное движение за счет применения зубчатого зацепления [1].
Целью данных исследований является определение условия, необходимого для очистки цилиндрической щеткой отверстия решета от забившейся частицы семеочистительной машины.
При проведении исследований сделаем следующие допущения:
• в отверстиях решет забиваются частицы с характерными размерами, близкими к размерам отверстий;
• частицы удерживаются в отверстиях силами трения, пропорциональными величине их деформации;
• деформации частиц, забившихся в отверстиях решет, упругие и для них справедлив закон Гука;
• форма частиц аппроксимируется эллипсом с равномерно распределенной по объему массой.
Обратимся к рассмотрению схемы воздействия цилиндрической щетки механизма очистки на забившуюся в прямоугольном отверстии решета частицу (рис.).
Схема воздействия цилиндрической щетки механизма очистки на забившуюся в отверстии решета частицу
Очевидно, что для нормальной работы щетки необходимо выполнение условия
+ О)
где / - длина щетин, м;
Н - высота размещения оси щетки под нижней кромкой решета, м;
£ - толщина решета, м.
В процессе прохождения щетки механизма очистки под отверстием решета при контакте щетин с частицей их деформация возрастает. Принимая во внимание малые величины углов наклона решет к горизонту, а также то обстоятельство, что в принципе выталкивание частиц может происходить при различных деформациях щетин (в зависимости от силы, с которой частица удерживается в отверстии). При проведении исследований будем считать, что сепарируемая частица выталкивается из отверстия, если
Р > 4%і ■ г + Р , (2)
упр ^ ч о закл ^ \ /
где ^ - упругая сила со стороны щетки, Н;
Р3акл - сила заклинивания частицы в отверстии решета, Н; т - масса частицы, кг;
g - ускорение силы тяжести, g = 9,81 м / с2.
При сортировании на решетах с прямоугольными отверстиями частица удерживается двумя кромками, поэтому очевидно, что
где F - статическая сила трения частицы о кромки отверстия, Н; fcm - статический коэффициент трения;
с - коэффициент пропорциональности между поперечной деформацией частицы и возникающей при этом упругой реакцией;
Апах~ предельная деформация частицы в отверстии, м [2]:
—Ъ
д _ ---ЭЛ--------оте -
—7пах max 7 1 \ v
ьр
где аэл - ширина частицы, м;
bome - толщина отверстия решета, м;
хтах - наибольшее перемещение частицы в вертикальной плоскости, м.
Следовательно, сила заклинивания
— Ь
F = 2 - f -с-х --^22-----г™-. (5)
закл J cm max 7 \ /
Ьр
Упругую силу, развиваемую щетиной, установим по аналогии с зависимостью между прогибом и силой для консольно-заделанной балки [3]:
F ■Is
О упр щ (0Х
Ста. = 3 г г > (6)
3-E-Jx
где 8та- условная предельная деформация частицы, м;
(по рисунку 8 = —, где b - толщина сортируемой частицы, м);
2
E - модуль упругости первого рода для материала щетин, Н/м2;
J - осевой момент инерции относительно центральной оси, м4.
Поскольку поперечное сечение щетины - круг диаметром d , то
Л-d4
-------4L _ (7)
64
Тогда выражение для упругой силы, действующей на частицу, будет выглядеть следующим образом:
^ ^ 77 i4 7
— 'E'd4 •Ъэл
рупР=---------------------пщ> (8)
где - число щетин, одновременно контактирующих с частицей.
Таким образом, с учетом выражения (2), условие гарантированной очистки отверстия решета от забившейся частицы сортируемого материала будет иметь вид
E-d -b -n
щ эл щ
13,5-¡Зщ
' 7 Л
a — b
m -g + 2-f -с-х эл отв
эл & J ст max
b
Р
Выводы
Для повышения эффективности очистки отверстий решет следует:
- использовать для изготовления щеток материал с большими значениями модуля упругости;
- применять щетки с более высоким значением диаметра щетины и малыми значениями ее длины;
- увеличивать число щетин, одновременно контактирующих с частицей, за счет повышения площади их заделки.
Полученные выражения могут быть использованы на стадии проектирования механизмов очистки решет различных семеочистительных машин.
Литература
1. Пат. на полезную модель 34407 Российская Федерация, МПК7 В 07 В 1 /50, 1/52. Механизм очистки
плоских решет / Быков В. С., Ткачёв В. В.; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - №2003123318/20; заявл. 28.07.2003; опубл. 10.12.2003, Бюл. №34. - 3 с.
2. Ткачёв В.В. Очистка решет в сортировальных машинах / Воронеж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж,
2010. - 78 с. Деп. в ВИНИТИ 12.01.2010, №3 - В2010.
3. Дарков А.В. Сопротивление материалов. - М.: Высш. шк., 1969. - 774 с.
--------♦------------
УДК 629.11.012 (075.8) Е.А. Тарасов
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РЕКУПЕРАТИВНЫХ СИСТЕМ НА ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННОМ АГРЕГАТЕ
Определен конструктивный объем пневмогидроаккумулятора, достаточный для удовлетворительной работы имеющихся на лесном агрегате гидродвигателей, проведен анализ эффективности каждой из предлагаемых рекуперативных систем.
Установлено, что наиболее существенное влияние на экономию топлива оказывает рекуперативная система подвески ходовой части трактора.
Ключевые слова: лесохозяйственный агрегат, пневмогидроаккумулятор, рекуперативные системы.
E.A. Tarasov COMPARATIVE ESTIMATION OF THE RECUPERATIVE SYSTEM APPLICATION EFFICIENCY FOR THE FORESTRY DEVICE
The constructive hydropneumatic accumulator volume, sufficient for satisfactory work of the hydraulic engines available on the forestry device is determined; the efficiency analysis of each of the offered recuperative systems is conducted.
It is determined that recuperative system of the tractor undercarriage suspension bracket impacts fuel saving most of all.
Key words: forestry device, hydropneumatic accumulator, recuperative systems.
При работе на лесных вырубках почвообрабатывающее орудие, ходовая часть и навесной механизм трактора постоянно подвергаются знакопеременным нагрузкам вследствие наличия большого числа препятствий в виде пней, крупных корней и камней, а также неровностей поверхности. Поэтому для повышения экономической эффективности целесообразно оснащать лесные почвообрабатывающие агрегаты (ЛПА) системами рекуперации энергии (РС). Для определения наибольшего эффекта от предлагаемого рекупера-
