Определение параметров скатной доски устройства ввода зерновой смеси

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение параметров скатной доски устройства ввода зерновой смеси

Наиболее широкое применение нашел способ ввода зерновой смеси в пневмосепарирующий канал (ПСК) с помощью скатных досок (наклонной плоскости). Скатная доска проста по устройству, не требует механизма привода, имеет небольшие габариты. Данный способ ввода материала в канал значительно упрощает конструкцию пневмосепаратора [1, 2].

В тоже время в научной и технической литературе недостаточно информации по выбору рациональных параметров рассматриваемого устройства ввода зернового материала в ПСК.

Рассмотрим движение единичной частицы по наклонной поверхности устройства ввода зернового материала в ПСК. На частицу, которая поступает из приемно-загрузочного бункера на наклонную поверхность устройства ввода, действуют сила тяжести, сила трения зерновки о наклонную стенку и реакция силы нормального давления зерновки на наклонную стенку.

Перед вводом в ПСК частица движется по горизонтальному участку, которое обусловливает в нем улучшение взвешивания и разрыхления зернового потока. На данном горизонтальном участке длиной l на частицу также действуют сила тяжести, сила трения зерновки о стенку и реакция силы нормального давления зерновки на стенку (рисунок 1).

Основное уравнение динамики материальной точки для частицы, движущейся по наклонной плоскости, запишется в виде:

(1)

где m - масса частицы, кг.

В проекциях на выбранные оси Ох и Оу системы координат хОу в наиболее общем виде получим систему дифференциальных уравнений:

(2)

где б - угол наклона скатной доски относительно горизонтали, град.

зерновка пневмосепарирующий технологический

Рис. 1. Схема действующих сил на частицу, движущуюся по устройству ввода зерновой смеси в ПСК: 1 - наклонная плоскость; 2 - горизонтальный участок

С учетом того, что d²y /dt² = 0, . (3)

Тогда значение силы F_тр1 = fN₁ трения определится из выражения

(4)

где f - коэффициент трения зерновки о поверхность наклонной плоскости.

Первое уравнение системы (2) после подстановки выражения (4) и сокращения на m будет иметь вид в дифференциальной форме:

(5)

Известно, что равноускоренное прямолинейное движение частицы определяется по формуле

(6)

где L - длина наклонной плоскости устройства ввода зернового материала в ПСК, м;

х₀ - скорость движения частицы на выходе с наклонной плоскости, м/с.

Тогда скорость движения частицы на выходе с наклонной плоскости устройства ввода с учетом выражения (5) определяется

(7)

При движении частицы по горизонтальному участку в проекции на ось О₁х системы координат хО₁у в наиболее общем виде получим дифференциальное уравнение:

(8)

где х₀₁ - скорость движения частицы на выходе из горизонтального участка, м/с.

С учетом того, что dх₀₁/dt = 0. Тогда значение силы

F_тр2 = fN₂ = fmg,

после подстановки которого в выражение (8) и сокращения на m следует

(9)

Интегрируя выражение (9) получим, что

х₀₁ = - fgt + С, (10)

где С - постоянная интегрирования.

В момент поступления частицы с наклонной плоскости на горизонтальный участок следует, что t = 0, х = х₀. Соответственно, подставляя в выражение (10) t и С = х₀, следует

х₀₁ = х₀ - fgt (11)

Выражая уравнение (11) в дифференциальной форме в виде

(12)

а затем интегрируя ее, получим выражение для определения перемещения частицы по горизонтальному участку:

(13)

Подставляя в полученное уравнение (13) время t перемещения частицы по горизонтальному участку, которое выражается из уравнения (11), после соответствующих преобразований получим

(14)

Из выражения (14) с учетом длины l перемещения частицы по горизонтальному участку следует, что скорость движения частицы на выходе из устройства ввода равен

(15)

Тогда, подставляя в (15) уравнение (7), скорость поступления частицы в ПСК определяется по выражению

(15)

Проведя преобразования уравнения (14) длина L наклонной плоскости устройства ввода определяется по выражению:

(16)

Таким образом, конструкционная длина L скатной доски устройства ввода, оканчивающаяся горизонтальным участком, зависит от величины скорости х₀₁ ввода зернового материала в ПСК, коэффициента f трения его о поверхность скатной доски, угла б наклона ее относительно горизонтали и длины l горизонтального участка.

Установлено, что для эффективной очистки зернового материала вводить его в вертикальный канал целесообразно под углом а₀₁ = 0…+10⁰ и со скоростью х₀₁ = 0,3…0,5 м/с [3].

Известно, что для обеспечения передвижения зерновки по скатной доске (наклонной плоскости) ей необходимо придать положительный угол б, равный 25…35⁰ и соответствующий углу ц_тр трения зерна о ее поверхность. При этом коэффициент f трения зерновки о поверхность стенки скатной доски, изготавливаемой из стали, составляет 0,3…0,5 [1, 3, 4].

Из отмеченного следует, что существенное влияние на значения L при изменении угла б будет оказывать коэффициент f трения зернового материала, причем чем больше f, тем значение Lвыше. Поэтому длина L скатной доски устройства ввода может приниматься исходя из обеспечения движения зернового материала по наклонной плоскости с учетом максимального значения коэффициента f трения зернового материала.

На рисунке 2 приведена зависимость длины L скатной доски от угла б ее наклона относительно горизонтали и скорости х₀₁ ввода зернового материала в ПСК при коэффициенте трения зерновки о поверхность скатной доски f = 0,5.

Рис. 2. Зависимость длины L скатной доски от угла б ее наклона относительно горизонтали и скорости х₀₁ ввода зернового материала в ПСК при коэффициенте трения зерновки о поверхность скатной доски f = 0,5

Из полученного графика следует, что при увеличении угла б наклона скатной доски ее длина Lуменьшается, а при увеличении скорости х₀₁ ввода зернового материала в ПСК показатели длины L скатной доски возрастают.

Таким образом, длина L скатной доски выбирается в зависимости от выгодной конструкционной компоновки разрабатываемой зерноочистительной машины. Проведенный анализ по определению параметров скатной доски устройства ввода зерновой смеси в ПСК позволяет сократить затраты на проведение экспериментов при создании и проектировании новых зерноочистительных машин [5-7].

Литература

зерновка пневмосепарирующий технологический

1. Гортинский В.В., Демский А.Б., Борискин М.А. Процессы сепарирования на зерноперерабатывающих предприятиях. - М.: Колос, 1980. - 304 с.

2. Бурков А.И., Сычугов Н.П. Зерноочистительные машины. Конструкция, исследование, расчет и испытание. - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000. - 261 с.

3. Малис А.Я., Демидов А.Р. Машины для очистки зерна воздушным потоком. - М.: Машгиз, 1962. - 176 с.

4. Справочник инженера-механика сельскохозяйственного производства: учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003. - Часть I. - 340 c.

5. Пат. 2528346 Рос. Федерация: МПК⁹ В07В 4/00. Зерноочистительная машина / Саитов В.Е., Гатауллин Р.Г., Саитов А.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА. - №2013109666/03; заявл. 04.03.2013; опубл. 10.09.2014, Бюл. №25. - 6 с.

6. Пат. 123692 РФ, МПК⁹ В07В 4/00. Пневмосистема зерноочистительной машины / Саитов В.Е., Гатауллин Р.Г., Нигматуллин И.Н., Саитов А.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА. - №20121124214/03; заявл. 09.06.2012; опубл. 10.01.2013, Бюл. №1. - 3 с.

7. Пат. 2525557 Рос. Федерация: МПК⁹ В07В 4/00. Пневматический сепаратор сыпучих материалов / Саитов В.Е., Фарафонов В.Г., Суворов А.Н., Саитов А.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА. - №2013109664/03; заявл. 04.03.2013; опубл. 20.08.2014, Бюл. №23. - 6 с.

Размещено на Allbest.ru