CC BY
15
Научный журнал
Вестник Курганской ГСХА
УДК 631.362.3
В. Е. Мечинский, А. В. Фоминых, В. П. Воинков, И. С. Шестопалов
ВЫБОР ФРИКЦИОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЛЕНТОЧНОГО СЕПАРАТОРА ДЛЯ ОЧИСТКИ БОБОВ СОИ
ФГБОУ ВПО «КУРГАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Т. С. МАЛЬЦЕВА»
V. E. Mechinsky, A. V. Fominykh, V. P. Voinkov, I. S. Shestopalov CHOICE OF THE FRICTIONAL SURFACE OF THE TAPE SEPARATOR FOR SOY BEANS PURIFICATION FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION «KURGAN STATE AGRICULTURAL ACADEMY BY T. S. MALTSEV»
Аннотация: Физические свойства фрикционного материала, в частности параметры деформации сжатия материала, играют важную роль в процессе сепарации. Одним из наиболее важных факторов, влияющих на эффективность работы фрикционного сепаратора, является трение частицы о рабочие поверхности. В качестве рабочей поверхности исследованы различные материалы.
Ключевые слова: сепаратор, фрикционная поверхность, сцепляемость, материал, лента липучка.
Владислав Евгеньевич Мечинский
Vladislav Evgenyevich Mechinsky Е-mail: vadikmag999@yandex.ru
Виктор Павлович Воинков
Victor Pavlovich Voinkov кандидат технических наук, доцент
Введение. Физические свойства фрикционного материала, в частности параметры деформации сжатия материала, играют важную роль в процессе сепарации. Поверхность фрикционного материала и сепарируемая масса, находясь в постоянном контакте, оказывают физическое воздействие друг на друга. Жесткость ворсинок фрикционной поверхности и их способность восстанавливаться после деформации, в ко -нечном счете, определяют качество очистки бобов сои.
Методика. Сущность сепарации семян по фрикционным свойствам заключается в использовании различия коэффициентов внешнего трения разделяемых компонентов (мгновенного, при ударе, при перекатывании) о фрикционную поверхность машины и различия движущих сил и сил сопротивления, действующих на компоненты при их относительном движении по поверхности [2].
Одним из наиболее важных факторов, влияющих на эффективность работы фрикционного сепаратора, является трение частицы о рабочие поверхности. На сегодняшний день нет достаточно четких методик по точному определению коэффициента тре-
Summary: Physical properties of a frictional material, in particular parameters of material compression deformation, play an important role in the process of separation. One of the most important factors influencing overall performance of a frictional separator is the friction between a particle and working surfaces. Various materials are investigated as a working surface.
Keywords: separator, frictional surface, stickiness, material, tape flypaper.
Александр Васильевич Фоминых
Alexander Vasilyevich Fominykh доктор технических наук, профессор Е-mail: prof_fav@mail.ru
Иван Семенович Шестопалов
Ivan Semenovich Shestopalov
ния. Поверхность семян может быть ровной и шероховатой, деформированной и поврежденной, плотной и пористой и т. д. Состояние поверхности семян зависит от влажности, спелости и пр. Все это существенно влияет на движение семян по рабочим поверхностям. Поэтому физико-механическое свойства сои, связанные с состоянием поверхности и определяющие величину сил трения между движущимися семенами и рабочей поверхностью, используют для разделения семенных смесей на рабочих органах фрикционных зерноочистительных машин.
Для выделения из вороха раздробленных и поврежденных бобов нами разработан ленточный фрикционный сепаратор барабанного типа [1]. В качестве рабочей поверхности исследованы различные материалы: фанера техническая, абразивная шкурка, войлок, синтетическое волокно, брезент, хлопчатобумажные и шерстяные ткани, сукно, мешковина, лента липучка и т. п.
Фрикционная поверхность должна отвечать следующим требованиям:
а) хорошая сцепляемость с дурнишником, раздробленными и поврежденными бобами сои;
Инженерно-техническое обеспечение
Вестник Курганской ГСХА № 1, 2014 сельского хозяйства
б) возможность очистки рабочей поверхности от засорителей;
в) долговечность.
В ходе поисковых испытаний были отобраны наиболее подходящие материалы: шерстяная ткань, войлок, основа линолеума и лента-липучка.
Шерстяная ткань в результате опытов показала хорошую сцепляемость с дурнишником, раздробленными и поврежденными бобами, степень очистки вороха от засорителей составила 90-95 %, но трудно от них очищалась и через 6 часов беспрерывной работы засорялась. К недостаткам можно отнести и высокую стоимость материала.
Войлок (степень очистки 70-75 %) слабо сцепляется с дурнишником, раздробленными и поврежденными бобами, но легко очищается, дурнишник и поврежденные бобы отрываются даже под силой собственного веса. Преимущество материала - низкая цена и значительный ресурс (85 ч.).
Основа линолеума (степень очистки 98-99 %) показала хорошую сцепляемость с дурнишником, раздробленными и поврежденными бобами. Рабочая поверхность достаточно просто освобождается от засорителей. Материал приемлем по цене, единственный недостаток - низкий ресурс (48 ч.).
Лента-липучка хорошо сцепляется с дурнишником, раздробленными и поврежденными бобами и без усилий освобождается от засорителей (степень очистки 98-99 %). При этом материал приемлем по цене. Прогнозируемый срок службы материала составляет 800 часов.
Результаты. Масса слоя вороха сепарируемых семян оказывает влияние на значение коэффициента трения менее прилегающего к фрикционной поверхности слоя бобов, что в свою очередь, влияет на энергетические затраты, связанные с необходимостью преодоления сил трения бобов вращающимся против потока смеси барабаном. Значения коэффициентов трения скольжения бобов сои по рабочим поверхностям представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Коэффициенты трения скольжения сои по рабочим поверхностям
Материал поверхности Значение коэффициента
Сталь 0,32 - 0,45
Сукно фильтровальное 1 ГОСТ 6986-69 0,59 - 0,62
Войлок ГОСТ 6418-81 0,69 - 0,75
Основа линолеума ГОСТ 18108-80 0,77 - 0,82
Лента-липучка ГОСТ 30019.1-13 0,79 - 0,84
Исследования физико-механических свойств материалов были необходимы для определения основных технологических параметров фрикционной поверхности ленты: диаметра волоса, из которого состоит материал, толщины материала (высоты ворса, определяющей возможный для установки зазор между скатной поверхностью и ворсом, обеспечивающий прохождение бобов без заклинивания), плотности материала.
Характеристики фрикционных материалов представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Характеристика фрикционных материалов ленты
Материал поверхности Диаметр волоса D, мкм Толщина материала Н, м
Сукно фильтровальное 20 - 25 0,003 - 0,006
Войлок 40 - 70 0,005 - 0,007
Основа линолеума 30 - 35 0,005 - 0,007
Лента-липучка 35 - 40 0,004 - 0,006
Кроме этого определялась жесткость материалов, т. е. исследовались изменения величины деформации сжатия фрикционного материала при воздействии различного усилия, передаваемого моделью боба сои.
Для сукна фильтровального толщиной H = 6 мм, деформация hmax = 2,4 мм достигается при нагрузке F = 10 Н; для войлока H = 7 мм, h = 4,7 мм - F = 16 Н;
' ' max ' '
для основы линолеума H = 6,5 мм, hmax = 4,6 мм - F = 16 Н; для ленты-липучки H = 7,5 мм, hmax = 5,8 мм -F = 21 Н. Дальнейшее увеличение нагрузки на боб не влияет на значение деформации ворса материалов.
Важным показателем, полученным в результате опытов, является величина деформации h при малых нагрузках F = 0,02-0,10 Н, имитирующая сжатие ворса псевдосжиженным слоем семян в момент прохождения технологического зазора фрикционного сепаратора.
Для сукна фильтровального h =1,01-1,16 мм; для войлока h =1,29-1,93 мм; для линолеума h = 2,032,40 мм; для ленты-липучки h = 1,25-1,84 мм.
Выводы. Такие материалы, как основа линолеума и лента-липучка имеют схожие физико-механические характеристики. При предварительных лабораторных испытаниях ленточного сепаратора подтверждена их работоспособность и эффективность.
Определяющим фактором при выборе фрикционной поверхности ленты стал ресурс ворса. Ворс основы линолеума в виде петель и отдельных волосков неравномерно приклеен к линолеуму и быстро отрывается, а ворс ленты-липучки представляет собой петли, прошивающие подложку, что обеспечивает запас прочности и значительное увеличение срока службы без снижения эффективности процесса сепарации семян сои. Таким образом, на данный момент свойства ленты-липучки является оптимальными для использования ее в ленточном сепараторе.
Список литературы
1 Фоминых А. В., Воинков В. П., Мечинский В. Е. Ленточный фрикционный сепаратор для очистки сои на семена // Вестник Курганской ГСХА. - 2012. - № 4 (4). - С. 65-67.
2 Воинков В. П., Фоминых А. В., Мечинский В. Е. Очистка сои на семена // Достижения науки агропромышленному производству: материалы L международной научно-технической конференции. - Челябинск: ЧГАА, 2012. - Ч. 4. - С. 212-214.
3 Гладков Н. Г. Сепарация семян сельскохозяйственных культур по свойствам их поверхности: автореф. дисс. ... доктора технических наук. - Волгоград, 1964. - 44 с.
4 Заика П. М., Мазнев Г. Е. Сепарация семян по комплексу физико-механических свойств. - М.: Колос, 1978.
5 Седаш Л. Т. Фрикционные сепараторы для очистки и сортирования семян сельскохозяйственных культур. - Воронеж: Изд-во Воронежского университета, 1972.
