ОБОСНОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ МАШИНЫ-СЕПАРАТОРА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ СЕПАРАЦИИ ПОЧВЫ

Бойбобоев Н.Г.¹, Рахманов Д.О.², Хамзаев А.А.³

¹профессор кафедры профессиональное обучения механизация сельского хозяйства; ²инженерно-педагогический институт, кандидат сельскохозяйственных наук, старший преподавател, Наманганский  инженерно-педагогический институт; ³инженерно-педагогический институт

ОБОСНОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ МАШИНЫ-СЕПАРАТОРА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ СЕПАРАЦИИ ПОЧВЫ

Аннотация

Рассмотрен процесс влияния параметров машины-сепаратора на эффективность сепарации почвы.

Ключевые слова: машина-сепаратор, сепарация почвы.

Boyboboev N.G.¹ Rakhmanov D.O.², Khamzaev A.A.³

¹professor Department vocational training mechanization of agriculture; ²Engenear Pedagogical Institute, PhD in Agricultural Sciences, Senior Lecturer, Namangan Engineering Pedagogical Institute; ³Engenear Pedagogical Institute

THE MOTIVATION OF THE SEPARATOR-MASHINE PARAMETERS’S INFLUENCE ON THE EFFICIENCY OF SOIL SEPARATION

Abstract

The process parameters influence the separator machine on the separation efficiency of the soil.

Keywords: machine-separator, separation of the soil.

Для повышения эффективности процесса сепарации почвы наиболее перспективным является применение прутковых элеваторов с центробежной сепарацией [1], в которых сепарация почвы осуществляется за счет движения пруткового полотно по дуге окружности. (рис. 1)

Рис.1. Схема прутковой элеватор с центробежной сепарацией

На рисунке 1 показано прутковой элеватор машины-сепаратора, осуществляющие движение в противоточным направлении.

Он состоит из лемеха 1, пруткового элеватора 2, 3 над котором установлен прижимной барабан 4, по краям которого установлены реборды 5, по которым направляется движения пруткового элеватора по дуге окружности.

В конструкции пруткового элеватора предусмотрена возможность изменит зазор между прижимного барабана и элеватора путем изменения диаметром реборды.

В ранее опубликованных работах [2…3] рассматривались прутковые элеваторы с центробежной сепарацией, осуществляющие прямоточные движения и проанализированы процессы сепарации с использованием поля центробежных сил. Приняв за теоретическую основу этих работ анализируем центробежной силы в элеваторе осуществляющие движение в противоточном направлений, т.е. на подъемно -сепарирующим прутковым элеваторе.Для теоретического анализа работы пруткового элеватора с центробежной сепарацией использованы расчетные схемы, которые представлены на рис.2 [2]. Из рисунка видно, что при движении пласта по прутковому элеватору сепарация почвы осуществляются под собственной тяжестью почвы и за счет центробежных сил в зоне криволинейного участка. Для определения суммарных сил (центробежной и силы тяжести) использовано полюсное расстояние.

На рис. 2а показано эпюра сила тяжести и центробежных сил по отдельности в сепараторе с центробежной сепарацией, а на рис.2б показано эпюра суммарных сил действующую на сепарацию почвы. Здесь полюсное расстояние определено при скорости движения элеватора V =3 м/с. И радиусом криволинейного участка R=0,6 м, т.е. L_р=0,392 м

Рис.2 Эпюры действующих сил на прутковом элеваторе с центробежной сепарацией

Из рисунков виден характер направления сил, действующих на почвенный пласт па прутковом элеваторе с центробежной сепарацией. Из трех основных параметров центробежного сепаратора: скорости V, радиуса R и угла обхвата  наименее освещено в литературе влияние на сепарацию радиуса. Сепарация в центробежном сепараторе обусловлено и определяется действием на сепарируемую массу центробежных сил, которые зависят от центростремительного ускорения v² /R, поэтому влияние на сепарацию радиуса и скорости взаимосвязано, хотя каждый из этих параметров может приниматься независимо один от другого. Широко принято, что увеличения скорости увеличивают сепарацию, так как при этом существенно увеличиваются центробежные силы. Увеличения радиуса уменьшает центробежных сил, однако увеличивает рабочую поверхность сепаратора и время сепарации.

Нами принято, что интенсивность сепарации q(кг/м²с) может быть определена по формуле [1]

                                                                           (1)

где  Q- величина подачи сепарируемой массы (почвы и др.) за секунду, (кг/с);

а - коэффициент линейности влияния величин подачи на сепарацию,       

в. к - показатели степени влияния и центростремительного ускорения на сепарацию;

q- интенсивность   сепарации   (количество  почвы,  которое   просевается  на  единице площади за единицу времени)

Подачу почвы за 1 с на начало центробежного элеватора - сепаратора (в дальнейшем сепаратор) обозначим Q_н (кг/с)

Рассмотрим, как изменяется подача почвы по длине сепаратора.

Количество почвы, которое просеивается, на бесконечно малой длине (dl в одну секунду обозначим dП. Очевидно,

                                    (2)

где dQ - изменение подачу почвы по длине сепаратора dl=Rd

R - радиус сепаратора

а - угол обхвата или рабочий угол сепаратора Количество почвы dП равно

                               (3)

где      В - ширина сепаратора, м.

C учетом выражений (1) и (3) уравнение (2)  при К=1 можно представить в следующем виде:

Откуда следует, что при К=1 радиус сепаратора не влияет на сепарацию. После интегрирования (4) получим   

                                           (5)

Постоянную   интегрирования  «С»   определим  при   наличных  условиях  а =0, Q₀=Q_H  - начальная подача, кг/с

                                                                                                                          

После подстановки постоянное интегрирование в (5) получим                                                                                                                              (6)

Левая часть уравнения (6) определяет проход почвы (сепарацию) и чем она больше, чем эффективный сепарация.

Из выражения (6) следует, что центробежная сепарация не зависит от радиуса R, но

зависит от скорости в квадрате – V² и от угла обхвата  а в первой степени.

Отметим, что при К= 0,5 влияния рассматриваемых параметров на сепарацию следующее: скорость и угол в первой степени (V, а) и радиус в степени 0,5

Конкретное значение «К» может дать эксперимент. Часто процесс сепарации описывается с помощью относительного показателя сепарации - полноты или эффективности сепарации [3]

                                                                                                                 (7)

которая определяет полноту выделения проходов фракции. Тогда с учетом уравнения (6) можно записать в виде

                     (8)

 

При показатели степени К в общем виде уравнения (6) примет вид

 

       (9)

а уравнение (8) примет вид

       (10)
Из уравнений (9) и (10) определяется степень влияния радиуса R, угла обхвата а и скорости движения массы v на сепарации в устройствах с центробежной сепарацией.

 Из уравнение (9) видим, что угол обхвата а влияет на сепарацию в первой степени, а влияния скорости v и радиуса R взаимосвязано, при чем скорость влияет в большой степени, чем радиус при этоv увеличение скорости увеличивает сепарацию.

Поэтому можно считать, что увеличение радиуса не ухудшает сепарацию, а следовательно, для увеличения высоты подъема массы в центробежной сепараторе можно увеличивать его радиус и это не ухудшит сепарацию почвы при неизменной скорости элеватора. Заметим, что при увеличении радиуса можно уменьшить угловую скорость сепаратора =v/R в соответствии с увеличением радиуса по условию v^2k R^1-k =^2k R^1+k =const не ухудшая сепарацию.

Величина v^2k R^1-k в формулах (9) и (10) существенно влияет на сепарацию. Обозначим ее Z= v^2k R^1-k и назовем фактор сепарации центробежного сепаратора или просто фактор сепарации, Z= v^2k R^1-k который позволяет сравнивать центробежные сепаратора различного диаметра.

Очевидно значения R следует определить экспериментально.

На рис.3 представлено зависимость фактора сепарации Z от радиуса, при различных значениях «К» и скорости V=3 м/с.

Из рисунка 2 видно, что при К<1 с увеличением R величина Z уменьшается. При К=1 величина Z не зависит от R, и при К>1 с увеличением R величина Z увеличивается.

Таким образом, в зависимости от величины "К", радиус может по разному влиять: увеличивает или уменьшает сепарацию или не влияет на нее, при К=1