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 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ КОРМОПРИГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН С ВИБРИРУЕМЫМ ЗЕРНИСТЫМ

-- [ Страница 4 ] --

м.

  1. Определяем значения параметров модели Лоренца.

Значение параметра , принято в пункте 2. Для определения параметра необходимо знать характерные размеры сосуда, в котором происходит движение материала. В дозаторе материал переходит в виброожиженное состояние между возбуждающими пластинами, поэтому за характерную ширину сосуда примем расстояние между пластинами мм. Для вычисления параметров и необходимо знать высоту слоя материала в сосуде. За высоту слоя материала в сосуде примем высоту пластин , считая такой «сосуд», образованный пластинами, заполненным материалом доверху.

При фиксированных значениях величин , и , принятых в предыдущих пунктах, определяем по модели Лоренца режим движения материала, варьируя высотой пластин в заданных пределах от от 25 до 75 мм с шагом в 2 мм, производя каждый раз пересчет значения эффективной кинематической вязкости, параметров , и режима движения материала.

В результате расчета выясняется, что режим движения при любом значении высоты пластин, изменяющейся в указанном диапазоне, согласно модели Лоренца получается циркуляционным. То есть процесс дозирования будет осуществляться при любом значении от 25 до 75 мм.

Для принятия окончательного решения о том какая высота пластин обеспечит наилучшее качество дозирования, необходимо проведение дополнительных экспериментальных исследований.

  1. Составляем расчетную схему дозатора, как колебательной системы и определяем необходимую массу дебаланса.

Исходя из конструкции дозатора, описанной выше, была его составлена расчетная схема (рисунок 15).

Расчетная схема предполагает, что дозатор является двухмассовой вибрационной машиной, в которой вибровозбудитель 1 (рисунок 15), включающий дебаланс 7 на упругой подвеске 6, приводится во вращение при помощи электродвигателя (на рисунке не показан) с постоянной угловой скоростью . Колебательные движения дебаланса 7, имеющего массу , передаются дозатору 3, имеющему массу и закрепленному на тросовых подвесках 5, посредством шатуна 2. Упруго-вязкий элемент 4 моделирует восстанавливающую силу, возникающую при отклонении дозатора от положения равновесия, и силы вязкого сопротивления, возникающие внутри виброожиженного сыпучего материала.

Составляем уравнения Лагранжа второго рода, приняв за обобщенные координаты угол и перемещение дебаланса (рисунок 15):



, (31)

где - время; кинетическая энергия системы; , обобщенные силы.

Расписав составляющие систему (31) выражения и решив ее относительно массы дебаланса, получаем, что для осуществления колебаний с частотой с-1 и амплитудой мм, при массе дозатора кг и длине тросовых подвесок мм, масса дебаланса составляет 0,4 кг. При массе дебаланса кг решение системы (31) относительно амплитуды движения дебаланса представлено на рисунке 16.

Так, согласно рисунку 16, наибольшая величина амплитуды дебаланса соответствует тому положению дебаланса, при котором угол равен 0 либо 180°, а наименьшая амплитуда колебания дебаланса мм, совпадающая по величине с амплитудой колебаний дозатора, получается при угле равном 90° либо 270°, что хорошо согласуется с экспериментальными данными (рисунок 17).

Согласно экспериментальным данным (рисунок 18) наименьший коэффициент вариации подачи цельной пшеницы, составляющий менее 3 % при подаче двумя секциями свыше 300 кг/ч, дозатором был достигнут при следующих параметрах: частота колебаний с-1; амплитуда колебаний от до мм, параметр ; при массе дозатора кг.

Возможность применения теоретических исследований к расчету смесителей показана на опытном образце вибрационного смесителя для сыпучих материалов, разработанного в Алтайском ГАУ (рисунок 19).

Вибрационный смеситель (рисунок 19) представляет собой цилиндрическую камеру смешивания 2, прикрываемую сверху крышкой 1. Снизу камеры смешивания 2 установлено гибкое виброднище 3. Гибкое виброднище 3 соединено шатуном 4 с эксцентриковым виброприводом 5, который приводится электродвигателем 7. В гибком виброднище 3 имеется выгрузное отверстие 12, которое при помощи гофры 11 соединено с выгрузным патрубком 9, перекрываемым заслонкой 10. Вся конструкция смесителя установлена при помощи стоек 6 на основании 7.

Исходные компоненты для смешивания загружаются в камеру смешивания 2 сверху. После включения электродвигателя 8 виброднище 3 совершает прямолинейные вертикальные колебания. Колебательные движения передаются обрабатываемому материалу, который в зависимости от параметров вибрации может иметь различные динамические состояния. После завершения процесса смешивания открывается заслонка 10, и готовая смесь проходя через выгрузное отверстие 12, гофру 11 и патрубок 9 выгружается из смесителя.

Смеситель имеет возможность совершать колебания амплитудой равной 3, 5, 7 или 9 мм путем смены эксцентриков в вибровозбудителе 5 (рисунок 19). Частота колебаний неизменна и составляет 150 рад/с.

Анализ конструкции смесителя позволяет сказать, что обрабатываемый в нем материал будет представлять собой слой сплошной среды, поперечный размер которого будет равен внутреннему диаметру камеры смешивания, а высота будет равна расстоянию от виброднища до верхней свободной поверхности слоя.

Смешивание целесообразно производить при полной загрузке смесительной камеры, поэтому исходя из размеров смесителя, поперечный размер слоя составил 420 мм, а высота слоя материала 350 мм.

Расчеты по модели Лоренца, которые проводились при помощи математического пакета MATLAB для пшеничной дерти, показали, что при частоте колебаний рад/с, поперечном размере слоя мм, высоте слоя

jpg"> мм и любом значении амплитуды колебаний или мм, отображающая точка в фазовом пространстве переменных , и рисовала предельный цикл. Это означает, что при указанных параметрах вибрации в исследуемом материале будет наблюдаться циркуляционный режим движения, который вполне подходит для осуществления процесса смешивания.

Для выбора наиболее подходящего значения амплитуды колебаний, при которой будет наблюдаться наибольшая однородность смеси, были проведены экспериментальные исследования, которые показали, что процесс смешивания происходит наиболее интенсивно при мм.

При помощи модели Лоренца можно определить не только характер движения обрабатываемого материала, но и энергетические характеристики процесса смешивания. Поскольку переменная системы (20) характеризует скорость циркуляции материала в ячейках Бенара, то, зная значение и массу материала для конкретного режима обработки, можно определить такой энергетический показатель процесса смешивания как аналог кинетической энергии, которой обладает обрабатываемый материал:

, (32)

где масса движущегося материала.

Используя интегральные уравнения типа свертки можно связать энергетические показатели процесса смешивания с однородностью кормосмеси:

, (33)

где модуль смешивания, показывающий какая работа совершается при увеличении однородности 1 кг кормосмеси на 1 %, 1/(кг мин %); характерное время релаксации, в течение которого релаксирующая часть однородности кормосмеси уменьшается в раза, мин; время смешивания, мин.

На основе уравнения (33) возможно определение следующих важнейших показателей процесса смешивания:

  1. Определение оптимального времени смешивания:

. (34)

  1. Определение максимальной однородности смеси:

. (35)

  1. Определение однородности смеси при неограниченном увеличении времени смешивания:

. (36)

Для определения значений и в вибрационном смесителе смешивали пшеничную дерть с семенами ячменя, которые служили контрольным компонентом. При проведении эксперимента интенсивность вибрации и наполнение смесителя было неизменным ( рад/с, мм, мм), изменялось только время смешивания, при котором снимались значения однородности смеси. Получив экспериментальные значения однородности смеси, их аппроксимировали кривой вида (33), получив при этом следующую зависимость:

. (37)

Коэффициент корреляции между зависимостью (37) и экспериментальными точками составляет 0,82 (рисунок 20), а статистические расчеты показывают, что модель (37) адекватна.

Согласно модели Лоренца значение аналога кинетической энергии при проведении эксперимента кг. Тогда модуль смешивания составит 1/(кг мин %).

Таким образом, нам известны значения и для данного смесителя и кормовой смеси. Используя их в выражениях (34) – (36), мы можем получить:

  • оптимальное время смешивания мин;
  • максимальную однородность смеси ;
  • однородность смеси при неограниченном времени смешивания, то есть при .

В качестве примера расчета зерноочистительной машины проведем подбор конструктивно-технологических параметров для вновь проектируемого очистителя фуражного зерна, конструкция которого разработана на кафедре механизации животноводства АГАУ.





Принципиальная схема зерноочистителя показана на рисунке 21.

Устройство состоит из рамы 1, к которой жестко закреплено установленное с наклоном неподвижное решето 2. Над верхним концом 3 решета 2 установлен бункер исходного материала 4. Над решетом 2 установлен очиститель решета 5, выполненный в виде набора соединенных между собой параллельных планок 6, направление которых совпадает с наклоном решета 2. Очиститель решета 5 соединен шатуном 7 с виброприводом 8 и выполнен с возможностью изменения положения в поперечной плоскости. Под решетом 2 установлен сборник фракций 9.

Устройство работает следующим образом.

В бункер 4 засыпается зерновой материал с различными инородными примесями. Просыпаясь через нижнее отверстие бункера 4, которое расположено почти по всей длине решетного стана 2, материал попадает на неподвижное решето 2, которое жестко связано с рамой 1 сепаратора. Зерновой материал с различными инородными примесями приводится в движение очистителем решета 5, представляющим собой набор соединенных между собой параллельных планок 6. Очиститель решета 5 приводятся в движение шатуном 7 вибропривода 8. Зерновой материал с различными инородными примесями совершает при этом движения по неподвижному решету 2 в направлении схода примесей. В результате этого очищенное зерно, которое просеялось через неподвижное решето 2, попадает в сборник фракций 9. Примеси и зерно, застрявшие в неподвижном решете 2, удаляются набором соединенных между собой параллельных планок 6. Примеси и инородный материал совершают движение по всему решету в направлении схода примесей.

При проектировании машины были определены ее конструктивные особенности. Для возможности применения машины на очистке любой зерновой культуры диаметр отверстий решета был принят равным 10 мм, живое сечение решета . Угол наклона решета . Исходя из рабочих режимов вибрационных машин сельскохозяйственного назначения параметры вибрации были выбраны в следующем диапазоне: амплитуда колебаний от 2 до 6 мм, частота колебаний от 50 до 150 с-1. Ширина основания под решето мм, а длина мм. Минимальная высота пластин 6 мм обусловлена требованиями по прочности и жесткости к пластинам, максимальная величина высоты в 20 мм объясняется ограничениями в громоздкости и массе конструкции. Расстояние между пластинами 6 принимается в пределах от 10 до 30 мм. Минимальное значение расстояния обусловлено также требованиями к массе конструкции, а максимальное возможностями пластин передавать колебания в обрабатываемый материал, так как при величине мм возможно сильное затухание колебаний в материале и ухудшение рабочего процесса.

Определим производительность проектируемой вибрационной зерноочистительной машины на основе разработанной гидродинамической модели и приведенных выше ограничений. В качестве обрабатываемого материала примем зерно пшеницы.

Очевидно, что наибольшая производительность зерноочистительной машины будет достигаться при таких параметрах вибрации, при которых вязкость виброожиженного сыпучего материала будет наименьшей. Анализ полученного экспериментальным путем уравнения регрессии для динамической вязкости пшеницы показывает, что минимальная вязкость виброожиженного зерна пшеницы достигается при амплитуде колебаний около 4 мм, частоте колебаний около 140 рад/с и высоте пластины мм.

Поскольку зерновой материал в процессе очистки виброожижается при помощи пластин 6 и между каждой парой смежных пластин динамическое состояние обрабатываемого материала одинаково, то ячейку, образованную смежными пластинами с размерами можно считать отдельным сосудом.

Анализ системы Лоренца (20) показывает, что для расстояния между пластинами мм величина имеет наибольшее значение. Большая величина переменной означает, что материал обладает большей скоростью, то есть является более подвижным, а это значит, что при большем значении переменной процесс очистки будет протекать более интенсивно. Исходя из вышесказанного, принимаем мм, мм. Для принятых параметров вибрации и конструктивных параметров зерноочистительной машины, влияющих на вязкость виброожиженного слоя, динамическая вязкость зерна пшеницы будет составлять 6873 Пас.

Согласно гидродинамической модели виброожиженного слоя зернистого материала процесс очистки зерна рассмотрим как протекание вязкой жидкости сквозь отверстия в решете, диаметр которых задан мм. Расход жидкости, вытекающей из отверстия, определяется по формуле:

, (38)

где коэффициент расхода отверстия; площадь отверстия; напор.

С учетом сил сухого трения, возникающих между зерном и решетом при проходе материала через отверстия в решете, угла наклона решета и переменного напора вследствие изменения высоты столба материала по длине решета, выражение (38) примет вид:

, (39)

где коэффициент живого сечения решета; коэффициент трения; ширина решета; плотность обрабатываемого материала; угол наклона решета; угол естественного откоса обрабатываемого материала.

Подставляя исходные данные в выражение (39), получим производительность машины при очистке фуражного зерна пшеницы в т/ч.

В пятой главе «Состояние внедрения и экономическая эффективность результатов исследования» приведены основные направления реализации результатов.

Результаты исследований и сформулированные на их основе предложения и новые технические решения использованы при создании экспериментальных и промышленных образцов вибрационных машин, а также их технической документации.

Краткая аннотация внедрения результатов исследования приведена на странице 6 автореферата.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 

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.