ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СКАТНОЙ ДОСКИ УСТРОЙСТВА ВВОДА ЗЕРНОВОЙ СМЕСИ

Научная статья

Саитов А.В.

Выпуск: № 6 (37), 2015

Опубликована:

2015/07/15

PDF

Саитов А.В.

Студент инженерного факультета, ФГБОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СКАТНОЙ ДОСКИ УСТРОЙСТВА ВВОДА ЗЕРНОВОЙ СМЕСИ

Аннотация

В статье представлен анализ движения зерновки по скатной доске устройства ввода зерновой смеси в пневмосепарирующий канал (ПСК), который позволяет обосновать конструкционно-технологические параметры устройства ввода зерновой смеси в ПСК и сократить затраты на проведение экспериментов при создании и проектировании новых зерноочистительных машин.

Ключевые слова: зерновой ворох, скорость витания частиц, коэффициент парусности частицы, устройство ввода зерновой смеси, пневмосепарирующий канал, пневматический сепаратор.

Saitov A.V.

Student Faculty of Engineering, Vyatka State Agricultural Academy

DETERMINATION OF PARAMETERS RETURNS PAN INPUT DEVICES GRAIN MIXES

Abstract

The article presents an analysis of the movement of grains pitched board input device cereal mixture into the air channel (PUK), which enables us to justify structurally technological parameters of input devices cereal mixture in the PUK and reduce the costs of experiments in the creation and design of new grain cleaners.

Key words: grain heap, weighing speed in the air stream of particles, factor sail particles, an input device of the cereal mixture, air channel, pneumatic separator.

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 α - угол наклона скатной доски относительно горизонтали, град.

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;

υ₀ - 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 υ₀₁ - скорость движения частицы на выходе из горизонтального участка, м/с.

С учетом того, что dυ₀₁/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

υ₀₁ = - fgt + С, (10)

где С - постоянная интегрирования.

В момент поступления частицы с наклонной плоскости на горизонтальный участок следует, что t = 0, υ = υ₀. Соответственно, подставляя в выражение (10) t и С = υ₀ , следует

υ₀₁ = υ₀ - 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 υ₀₁ ввода зернового материала в ПСК, коэффициента f трения его о поверхность скатной доски, угла α 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 υ₀₁ = 0,3…0,5 м/с [3].

Известно, что для обеспечения передвижения зерновки по скатной доске (наклонной плоскости) ей необходимо придать положительный угол α, равный 25…35⁰ и соответствующий углу φ_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 α будет оказывать коэффициент f трения зернового материала, причем чем больше f, тем значение L выше. 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 α ее наклона относительно горизонтали и скорости υ₀₁ 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 α ее наклона относительно горизонтали и скорости υ₀₁ ввода зернового материала в ПСК при коэффициенте трения зерновки о поверхность скатной доски f = 0,5

Из полученного графика следует, что при увеличении угла α наклона скатной доски ее длина L уменьшается, а при увеличении скорости υ₀₁ 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

Гортинский В.В., Демский А.Б., Борискин М.А. Процессы сепарирования на зерноперерабатывающих предприятиях. - М.: Колос, 1980. - 304 с.
Бурков А.И., Сычугов Н.П. Зерноочистительные машины. Конструкция, исследование, расчет и испытание. - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000. - 261 с.
Малис А.Я., Демидов А.Р. Машины для очистки зерна воздушным потоком. - М.: Машгиз, 1962. - 176 с.
Справочник инженера-механика сельскохозяйственного производства: учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003. - Часть I. - 340 c.
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.
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.
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.

References

Gortinsky V.V., Demsk A.B., Boriskin M.A. Processes for separation of grain processing enterprises. - M .: Kolos, 1980. - 304 p.
Burkov A.I., Sychugov N.P. Grain-cleaning machines. The design, research, calculation and testing. - Kirov: North-East Agricultural Research Institute, 2000. - 261 р.
Malis A.Y., Demidov A.R. Machines for cleaning grain airflow. - M .: Mashgiz, 1962. - 176 p.
Manual mechanical engineer of agricultural production: studies. allowance. - 2 nd ed., Rev. and add. - M .: FGNU «Rosinformagroteh» 2003 - Part I. - 340 р.
Pat. 2528346 Russian Federation: MPK⁹ V07V 4/00. Machine for sorting grain / Saitov V.E., Gataullin R.G., Saitov A.V.; applicant and patentee Vyatka State Agricultural Academy. - № 2013109666/03; appl. 04.03.2013; publ. 10.09.2014, Bull. № 25. - 6 р.
Pat. 123692 Russian Federation MPK⁹ V07V 4/00. Pneumatic grain cleaning machine / Saitov V.E., Gataullin R.G., Nigmatullin I.N., Saitov A.V.; applicant and patentee Vyatka State Agricultural Academy. - № 20121124214/03; appl. 09.06.2012; publ. 01.10.2013, Bull. № 1. - 3 р.
Pat. 2525557 Russian Federation: MPK⁹ V07V 4/00. Air separator for bulk materials / Saitov V.E., Farafonov V.G., Suvorov A.N., Saitov A.V.; applicant and patentee Vyatka State Agricultural Academy. - № 2013109664/03; appl. 04.03.2013; publ. 20.08.2014, Bull. № 23. - 6 р.