авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

ЦЕНТРОБЕЖНО-РОТОРНЫЕ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛИ ФУРАЖНОГО

-- [ Страница 2 ] --

Глава 2. Теоретический анализ способов измельчения и обоснование высокоэффективных измельчающих устройств. На процесс измельчения существенное влияние оказывают влажность, температура, физико-механические свойства зерна и др. Немаловажное значение имеют состояние, вид и конструктивные параметры рабочих органов измельчающих машин, способ подвода исходного материала в зону измельчения и отвода готового продукта и т.п. В связи с этим разработана классификационная схема основных факторов, влияющих на эффективность работы центробежно-роторного измельчителя фуражного зерна (рисунок 1). В центробежных, роторных и центробежно-роторных измельчающих устройствах на эффективность измельчения большое влияние оказывают удельные нагрузки и окружные скорости рабочих органов.

  Факторы, влияющие на-0

Рисунок 1 – Факторы, влияющие на эффективность работы

центробежно-роторного измельчителя

Значительное количество переменных факторов, влияющих на процесс измельчения, настолько осложняет всю проблему в целом, что решить ее можно простейшими частными случаями и то при определенных допущениях. На эффективность работы центробежно-роторных измельчителей фуражного зерна существенное влияние оказывает ориентация зерна в канале рабочего органа по отношению к кромкам режущих элементов. Для этого было исследовано движение частицы, а затем эллипсоида вращения по поверхности плоскости с вертикальной осью вращения. На зерно при движении по диску-ротору вдоль стенки канала (лопатки) действуют: сила тяжести , центробежная сила , сила Кориолиса и силы трения: , действующая на поверхности диска, и , действующая по поверхности стенки канала; - скорость движения зерна по диску (рисунок 2).

  Схема движения зерна вдоль -7

Рисунок 2 – Схема движения зерна вдоль

стенки канала диска ротора

Для обоснования конструктивно-технологической схемы центробежно-роторного измельчителя выполнено следующее.

1. Предложена система дифференциальных уравнений по расчету оптимальной длины канала рабочего органа (1)-(3). В качестве модели зерна рассматривается трехосный эллипсоид (рисунок 3).

 Модель зерна: a1 – длина малой-9

Рисунок 3 - Модель зерна: a1 – длина малой полуоси, мм;

c1– длина средней полуоси, мм; b1 – длина большой полуоси, мм;

с – центр тяжести

Для упрощения решения поставленной задачи приняты следующие допущения: зерно касается поверхности диска-ротора в точке, где его малая полуось касается плоскости диска и остается перпендикулярной к этой плоскости; зерно не вращается относительно своей продольной оси Х1 (рисунок 4).



 Модель движения зерна вдоль-10

Рисунок 4 - Модель движения зерна вдоль стенки канала

рабочего органа: – сила трения зерна о диск;

Кориолисова сила инерции; – переносная сила

инерции; – сила трения зерна о стенку канала

Система дифференциальных уравнений, описывающих положение зерна в канале рабочего органа центробежно-роторного измельчителя (рисунок 4), имеет следующий вид:

, (1)

где a, b, c, d - постоянные коэффициенты связи дифференциального уравнения;

,

где n – частота вращения диска-ротора, мин-1;

f – коэффициент трения зерна по поверхности диска-ротора;

– угловая скорость вращения диска-ротора;

хо – начальное положение зерна на диске-роторе (минимальный радиус до начала канала);

g – ускорение силы тяжести;

– угол поворота оси X1 зерна относительно оси Y;

Связь эллипсоида с поверхностью стенки канала выражается зависимостью

, (2)

где , (3)

При r = с1 углы =90; =90; ось Х1 занимает положение параллельно оси Х.

Уравнения движения зерна в канале рабочего органа центробежно-роторного измельчителя позволяют определить длину канала, необходимую для подачи зерна длинной осью к плоскости резания.

Решение дифференциальных уравнений выполнено численным методом. Теоретические исследования проводились для различных зерновых материалов (ячмень, пшеница, овёс, рапс) с учётом кинематических и конструктивных параметров канала диска-ротора рабочих органов измельчителя. По полученным результатам построены графические зависимости (рисунки 5, 6).

По результатам графических зависимостей длины канала от частоты вращения диска-ротора при скорости резания от 20 до 35 м/с с максимальными геометрическими размерами зерна и расстояния от оси вращения диска-ротора до начала канала рабочих органов (R1=20 мм; R2=70 мм; R3=120 мм), на первой режущей паре оптимальная длина каналов должна составлять: L1=8 мм; L2=12 мм; L3=16 мм.

  Зависимость длины канала-19

Рисунок 5 – Зависимость длины канала рабочего органа

от частоты вращения диска-ротора при скорости резания 20 м/с

с максимальными размерами зерна

  Зависимость длины канала-20

Рисунок 6 – Зависимость длины канала рабочего органа

от частоты вращения диска-ротора при скорости резания 35 м/с

с максимальными размерами зерна

Зерно при движении в канале первой режущей пары рабочего органа центробежно-роторного измельчителя поворачивается, ориентируясь длинной осью вдоль стенки канала. Такое положение позволяет

осуществлять процесс среза и скалывания по минимальному сечению зерна, после чего отрезанная часть вновь поворачивается длинной осью в направлении движения, и процесс повторяется на следующих режущих парах.

2. Произведены выбор и обоснование конструктивных параметров рабочих органов измельчителя, обеспечивающих технологический процесс измельчения зерна посредством среза и скалывания.

Анализ значений геометрических параметров режущей пары для процесса измельчения показывает, что эти параметры удобно разделить на две группы: параметры в плоскости резания и параметры в плоскости, перпендикулярной к плоскости резания (рисунок 7).

а) б)
Рисунок 7 – Схемы режущей пары: а) – в плоскости резания; б) – в плоскости, перпендикулярной к плоскости резания

К конструктивным параметрам режущей пары рабочих органов центробежно-роторного измельчителя относятся: – угол заточки режущего элемента (режущее ребро пуансона); – угол заточки противорежущего элемента; – угол установки режущего элемента;

– толщина режущего элемента; – острота ребра режущего элемента; – угол резания; – зазор между режущим и противорежущим элементами. Указанные параметры характеризуют форму и величину геометрических тел, их взаимное расположение как в статике, так и в динамике.

На рисунке 8 представлена принципиальная схема рабочих органов центробежно-роторного измельчителя.

  Схема рабочих органов-30

  Схема рабочих органов-31

Рисунок 8 – Схема рабочих органов центробежно-роторного

измельчителя: 1 – корпус; 2 – патрубок загрузочный; 3, 4 – режущие

элементы; 5 – диск-ротор верхний; 6 – вал внутренний; 7 – диск-ротор нижний; 8 – окна радиальные; 9 – каналы (пазы); 10 – стенка канала;

11 – патрубок выгрузной; 12 – вал полый.

По теории резания В.П. Горячкина, для технологического процесса основными параметрами являются давление ножа (режущего элемента) на материал и боковое его движение. Количественное соотношение между двумя этими параметрами характеризуется значениями коэффициента скольжения и коэффициента трения лезвия ножа (кромки режущего элемента) о разрезаемый материал. При этом следует отметить важную роль угла защемления . Угол защемления – это угол между кромкой режущего элемента в зоне резания и рабочей кромкой противорежущего элемента, при котором измельчаемый материал прекращает свое движение и начинается его перерезание. Полное защемление материала в режущей паре наступает при условии

, (4)

где – угол трения.

Допустимую величину угла защемления определяют опытным путем при различных условиях (тип режущего инструмента, его острота, физико-механические свойства измельчаемого материала и т.п.).

3. Предложена формула для определения оптимального количества режущих элементов () рабочих органов в зависимости от поперечного размера измельчаемого материала (), толщины режущих элементов (), относительной окружной скорости дисков-роторов () и времени движения зерна () вдоль стенки радиально расположенных каналов диска-ротора между окончанием предыдущего и началом последующего контакта с режущим элементом:

. (5)

4. Разработана методика по определению производительности измельчителя. Производительность центробежно-роторного измельчителя зависит от того, какое количество зерна может пройти через радиальные сквозные каналы (пазы) первого кольцевого ряда, размещенного на диске-роторе рабочих органов, в единицу времени. Для определения времени движения () материала по каналам (пазам) первого кольцевого ряда между окончанием предыдущего и началом последующего его контакта с режущими элементами смежного кольцевого ряда предлагается формула

, (6)

где – угловая скорость диска-ротора, с-1;

– длина отсекаемой части материала, м;

– наружный радиус первого кольцевого ряда рабочих органов, м;

– коэффициент трения зерна по металлу;

– технологический коэффициент.

Количество радиальных каналов на первом кольцевом ряде

,шт. (7)

где – ширина сквозного радиального канала (паза) выбирается с учетом геометрических размеров исходного материала, м;

– толщина стенки между каналами, м;

– внутренний диаметр первого кольцевого ряда, м.

Пропускная способность первого кольцевого ряда, имеющего радиальные сквозные каналы (пазы), определяется по формуле

,т/ч (8)

где – ширина канала, м;

– количество режущих элементов, шт.;

– высота канала, м;





– длина отсекаемой части зерновой массы, м;

– время между началом контакта измельчаемого материала с предыдущим и последующим режущими элементами, с;

– объемная масса зерна, т/м3;

– количество каналов, шт.

Пропускная способность последующих кольцевых рядов, имеющих радиальные сквозные каналы, можно определять аналогичным способом. Пропускная способность каждого последующего кольцевого ряда рабочих органов должна быть не меньше предыдущего, т.е. , где – порядковый номер кольцевого ряда. При таком условии будут осуществляться равномерная подача, качественное измельчение и быстрый вывод готового продукта из рабочей камеры машины.

5. Предложена формула (9) по определению мощности, расходуемой на процесс измельчения с учетом особенностей конструкции рабочих органов измельчителя. Зерновой материал под действием центробежной силы движется по радиальным каналам рабочих органов. Во время совмещения каналов смежных кольцевых рядов встречно вращающихся дисков-роторов зерно продвигается на определенную величину и срезается кромками режущих элементов. Зная геометрическую форму поперечного сечения канала и количество в нем зерен, подлежащих одновременному срезу, можно определить потребную мощность:

, кВт (9)

где – среднее усилие резания единичного зерна, Н;

– количество зерен в канале, подлежащих одновременному срезу, шт.;

– количество максимально возможного совмещения каналов смежных кольцевых рядов, шт.;

– средний радиус зоны измельчения, м;

– коэффициент пористости, ;

– угловая скорость ротора-диска, с-1;

– количество кольцевых рядов, шт.

Потребная мощность, расходуемая на обеспечение подачи зерна к рабочим органам:

, кВт (10) (13)

где – подача зерна к рабочим органам, кг/с;

– абсолютная скорость зерна в момент движения по диску– ротору к каналам первого кольцевого ряда, м/с;

– ускорение свободного падения, м/c2.

Таким образом, рассчитав потребную полезную мощность по формулам (9) и (10), просуммировав результаты в соответствии с балансом мощности получим потребную мощность на процесс измельчения. Расходы энергии на другие потери отнесены к холостому ходу. Общая мощность привода измельчителя

, кВт (11)

Глава 3. Методические основы экспериментальных исследований конструктивных параметров рабочих органов центробежно-роторного измельчителя. Для решения поставленных в работе задач необходим комплексный метод исследований, включающий в себя проведение экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях. Для исследования ряда зависимостей были разработаны частные методики, ранее не применяемые в исследованиях сельскохозяйственной техники. Программа исследований предусматривает проведение экспериментальных опытов в лабораторных условиях, которые были реализованы в несколько этапов:

1. Разработка частных методик экспериментальных исследований.

2. Изготовление лабораторно-экспериментальной установки и приборов для исследования процесса измельчения фуражного зерна и семян рапса.

3. Подготовка лабораторного оборудования и измерительной аппаратуры.

4. Проведение опытов, обработка и анализ результатов.

Для выполнения экспериментальных исследований разработаны:

– методика и прибор по исследованию физико-механических свойств зерна и влияния углов заточки и защемления режущих элементов при статическом нагружении;

– методика и специально разработанная лабораторная установка центробежно-роторного типа, оборудованная динамометрическим резцом и измерительной системой для регистрации силы резания при исследовании влияния скорости резания, углов заточки и защемления режущих элементов на усилие резания одиночных зерен злаковых культур и семян рапса;

– методика и экспериментальная установка для определения износостойкости высокопрочного чугуна с целью его использования при изготовлении рабочих органов измельчителей;

– методика по определению рациональных режимов рабочего процесса центробежно-роторного измельчителя в сельскохозяйственном производстве.

Исследования по определению эффективности измельчения фуражного зерна и семян рапса выполнялись на экспериментальных и опытных образцах центробежно-роторных установок. Критерием оценки выбраны качество готового продукта, удельная энергоемкость и производительность процесса измельчения.

Глава 4. Результаты и анализ экспериментальных исследований. На рисунке 9 представлены результаты экспериментальных исследований влияния конструктивных параметров режущих элементов на усилие резания одиночных зерен (семян) при статическом нагружении.

Из графических зависимостей усилия резания одиночных зерен влажностью 14-15% от угла заточки режущих элементов можно сделать вывод о том, что уменьшение угла заточки с 90 до 30° ведет к снижению усилия резания от 60 до 20 Н, но исходя из износостойкости режущего инструмента предпочтительнее иметь угол заточки 75…85°. Максимальное усилие резания зерна соответствует 42…52 Н, семян рапса 22…34 Н.

  Зависимость усилия резания-78

Рисунок 9 – Зависимость усилия резания одиночных зерен

влажностью 14-15 % от угла заточки режущего элемента

Значение геометрических параметров режущих элементов рабочих органов является немаловажным фактором при динамическом измельчении. С этой целью проведены исследования влияния скорости резания и углов заточки режущих элементов на усилие резания зерновки пшеницы, ячменя, овса и семян рапса.

Исследования выполнены на экспериментальной установке центробежно-роторного типа, оснащенной динамометрическими приборами (рисунок 10).

а) б)

Рисунок 10 – Экспериментальная установка динамического резания зерна: а) – внешний вид; б) – камера измельчения; 1 – корпус;

2 – динамометр; 3, 5 – кронштейн; 4 – стержень динамометра;

6 – канал для зерна; 7 – обечайка камеры измельчения; 8 – приемная

камера зерна; 9 – диск-ротор; 10 – противовес; 11 – планка-канал;

12 – резец; 13 – зерновка; 14 – электродвигатель



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.