CC BY
31
УДК 631.362.3
Влияние усилия прижимного полотна на движение клубней по щеточнои поверхности
Орешин Евгений Егорович, старший научный сотрудник, кандидат технических наук
e-mail: [email protected],
Государственное научное учреждение «Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Россельхо-закадемии» (ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии), г. Санкт-Петербург
Захаров Антон Михайлович, младший научный сотрудник e-mail: [email protected],
Государственное научное учреждение «Северо-Западный науч-
но-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии» (ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии), г. Санкт-Петербург
Аннотация: приведены результаты лабораторных исследований влияния удельной нагрузки прижимным полотном на эффективность очистки клубней картофеля щеточными рабочими органами.
Ключевые слова: клубень; очистка; удельная нагрузка; щеточный вал; прижим; эффективность.
Для механизации процесса сухой очистки картофеля наиболее приемлемым является щеточный очиститель, так как на подобных устройствах наблюдается наименьший процент повреждаемости при высокой степени отделения загрязнений [1]. Машины для сухой очистки корнеклубнеплодов, выпускавшиеся в советское время ЛФКС-3000 физически и морально устарели, и к тому же их выпуск прекращен. В связи с этим возникает необходимость разработки нового эффективного устройства, имеющего более широкие технологические возможности. Для проведения сухой очистки клубней картофеля был спроектирован и изготовлен экспериментальный образец блока сухой очистки, предназначенный для использования в хозяйствах сельхозпроизводителей^].
Нагрузка, оказываемая на рабочий материал во время очистки влияет на скорость прохождения клубнями рабочей поверхности, а следовательно на их очистку и травмирование. Быстрое прохождение клубня по щеточным валам не дает высокого качества очистки, в то время как достаточно продолжительное время пребывания клубней на рабочей поверхности может привести к их травмированию (обдиру кожици). Немаловажен тот факт, что полотно обеспечивает однослойную подачу картофеля, а также припятствует распространению пыли, не давая ей подниматься в рабочую зону. Без прижимного полотна, при достаточно малой подаче материала на рабочую поверхность, без напора потока, клубни могут задерживаться в просветах между щеточными валами, что может привести к их травмированию, а при высоком угле наклона рабочей поверхности еще и к сгруживанию, с применением полотна этот эффект устраняется.
Механическая очистка активными рабочими органами, щеточными валами, вращающимися в одном направлении, достигается за счет разности линейных скоростей в точке контакта клубня и щеточного вала. В нашем случае необходимо чтобы клубень проскальзывал по щеточному валу, а по прижимному полотну катился без скольжения. Рассмотрим схему прохождения клубнем рабочей щеточной поверхности за время t рисунок 1:
Средняя скорость прохождения клубня по щеточной поверхности:
V =-
е*'т' £, (1)
^щ ^щ (2)
При условии, что клубень по полотну катится без проскальзывания (т. О), в точке В:
р - ^
0И ’ " 1 , (3)
Линейная скорость порерхности клубня в точке А:
УщА = ■ Аи, (4)
из выражения (3):
подставим в выражение (4) выражение (5) и получим:
У = -^—-П
1 Кш , (6)
разность линейных скоростей щеточного вала и клубня:
Ущ _
Ууя.А ^уя ' .
Введем параметр:
-*- = Л ^ .
Для эффективной очистки должно соблюдаться условие:
Как указывалось выше, на скорость движения клубня по рабочей поверхности непосредственное отношение имеет усилие прижима. Поэтому, при проведении лабораторных исследований было использовано четыре прорезиненых полотна, с разным удельным весом, равным 2,16 кг/м2, 3,6 кг/м2, 7,2 кг/м2, 9,6 кг/м2. Все опыты проводились с трехкратной повторностью и в рандомизированном порядке. Время прохождения клубнем отрезка рабочей поверхности длиной S рисунок 1, S=300 мм, засекалось секундомером и составило: с полотном удельным весом 2,16 кг/м2 - 5 с.;
с полотном удельным весом 3,6 кг/м2 - 5,5 с.;
с полотном удельным весом 7,2 кг/м2 - 6 с.;
с полотном удельным весом 9,6 кг/м2 - 6,5 с.
При проведении опыта по определению степени удельной нагрузки на рабочий материал лабораторная установка была отрегулирована на рациональные параметры, которые были ранее обоснованы и приведены [3] а именно: п - Частота вращения щеточных валов 100 мин-1 а - Угол наклона щеточной очищающей поверхности 12 град.
Q - Подача рабочего материала 1,5 т/ч.
Выполняя расчет по нахождению разности линейных скоростей для клубня и щеточного вала с прижимным полотном удельным весом 9,6 кг/м2, воспользуемся выражением (6).
<? о ?
¥=--------Пт =-------------0,06 = 0,092
™ 6,5 ■ 0,03 , м/с
V.,
V,
= Л-
с&.
а,кя =
>1,
£ 0,3
= 1,5
Ук
щ
К.
= Я-
ф.
125^ = 1,4
улА Фул= 1,5 >1.
Условие выполняется, разность линейных скоростей клубня и щеточного вала отличается значительно, следовательно эффективность очистки будет высокой. Выполним это решение для остальных видов нагрузки. с полотном удельным весом 7,2 кг/м2:
1-Кт 6-0,03 ■ 1,66 >1.
кя
Условие выполняется, разность линейных скоростей клубня и щеточного вала отличается значительно, эффективность очистки будет высокая. с полотном удельным весом 3,6 кг/м2:
®„. = —= 0,3 = 1,82 1,25 ■ — = 1,14
^ 5,5-0,03 ■ 1,82 >1
кя
Условие выполняется, разность линейных скоростей клубня и щеточного вала отличается не очень значительно, по-этому эффективность очистки тоже будет не очень высокая.
с полотном удельным весом 2,16 кг/м2:
Условие выполняется, однако, разность линейных скоростей клубня и щеточного вала практически не отличается, по-этому на эффективность очистки прижимное полотно влиять практически не будет.
Для нагляднасти результатов, полученых при лабораторных исследованиях со всеми вариантами удельных нагрузок построим график зависимостиразности разности линейных скоростей от удельной нагрузки рисунок 2.
6 X м Л 5 - К <и 4 ■ к й Н О Щ о 3‘ Л £н 5 § 2 О о К 1 - со СЗ Рн о - 2, І I
16 3 У; 6 7 іе льна я наг і 2 9 рузка кг/м 6 12 КВ І I
Рис. 2. Зависимость разности линейных скоростей от удельной нагрузки
Анализируя график, представленный на рисунке 2 можно сделать вывод, что разность линейных скорстей в значительной степени зависит от удельной нагрузки на рабочий материал. Так с нагрузкой прижимным полотном удельным весом 2,16 кг/м2, разность линейных скоростей практически не меняется, а уже с нагрузкой полотном удельным весом 7,2 кг/м2, меняется значительно, далее с нагрузкой полотном, удельным весом 9,6 кг/м2, она меняется на 0,4, что очень значительно и после увеличения удельной нагрузки 9 кг/м2 (на графике граница обозначена красной линией) щеточные валы начинали травмировать клубни, следовательно удельная нагрузка, создаваемая прижимным полотном превышала допустимую для сил связи прочности кожицы клубней при их контакте с щеточными рабочими органами.
список литературных источников:
1. Федоров, А. А. Разработка и обоснование барабанно-щеточного очистителя кормовых корнеплодов : дис. ... канд. техн. наук (05.20.01) / А. А. Федоров. - Чебоксары, 2005. - 145 с.
2. Захаров, А. М. Повышение качества товарного картофеля /А. М. Захаров, Е. Е. Орешин // Техника в сельском хозяйстве. - 2012. - №1. - С. 8-9.
1. Захаров, А. М. Эффективность использования блока сухой очистки при подготовке к реализации продовольственного картофеля / А. М. Захаров, Е. Е. Орешин, // Молочнохозяйственный вестник. - №4(8). - 2012. - С. 45-50.
технические науки
Influence of the clamping cloth effort on the tubers movement on the brush surface
Evgeny Egorovich Oreshin, Can. of Sciences (Technics) e-mail: [email protected]
Anton Mikhailovich Zakharov e-mail: [email protected]
North-West Research Institute of Agricultural Engineering and Electrification (SZNIIMESH), St-Petersburg, Russia
Abstract: The laboratory researches results of specific loading influence by a clamping cloth on the efficiency of potatoes tubers cleaning by brush working bodies are given.
Keywords: tuber, cleaning, specific loading, brush shaft, clip, efficiency.
