CC BY
1УДК 630*232.315.4
Л. Т. Свиридов,
доктор технических наук, профессор Н. Д. Гомзяков, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Т. Л. Свиридов, аспирант
О ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОБЕСКРЫЛИВАТЕЛЕЙ С БАРАБАНОМ НЕБОЛЬШИХ ДИАМЕТРОВ В ЛЕСНЫХ СЕМЯОЧИСТИТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ
Актуальность проблемы. Технологический процесс обработки лесных семян в семяочистительных машинах является наиболее важным, а для теоретического описания с целью обоснования некоторых конструктивных параметров обескрыливающих устройств барабанного типа - и сложным. Методика определения, например, диаметра и длины барабана обескрыливателя отсутствует. В одной из наших работ сделана попытка определить эти параметры для малогабаритного обескрыливателя с диаметром барабана 200 мм небольшой производительности с учетом цикличной загрузки [1]. Однако диаметры барабанов обескрыливателей в машинах МОС-1, МОС-1А, ОС-1, еще широко применяемых в практике лесного хозяйства, соответственно равны 260, 300 и 400 мм, а их производительность 8, 12 и 30 кг/ч.
Материалы проведенных нами исследований связаны с обоснованием диаметра барабана, наиболее отвечающего требованию максимально эффективного использования сепарирующей сетчатой рабочей поверхности. Для проведения исследований были изготовлены обескрыливающие барабаны различных диаметров (200, 260, 300 и 400 мм), имеющие комбинированную рабочую поверхность: прорезиненный материал (верхняя часть) и сетчатое дно (нижняя часть). Нижняя часть барабана выполнена несимметричной и смещенной по ходу вращения щеток на 30° и имеет решетчатую поверхность, состоящую из двух секций с мелкими и крупными ячейками. Площадь секций определена согласно рекомендациям, изложенным в работе [2], т. е. Бм = (0,2-0,25)πΛ£ и S = (0,75-0,90)QRL, где £м и S -площадь из мелких и крупных ячеек соответственно; R и L - радиус и длина барабана. Эти барабаны поочередно устанавливали путем крепле-
ния их к загрузочному бункеру со щеточным шнековым питателем, смонтированному на специальной раме. Для работы питателя и обескрылива-теля использовали клиноременный привод от двигателя постоянного тока. Выставляли постоянными окружные скорости вращения питателя (2,0 м/с) и щеток обескрыливателя (2,4-2,5 м/с). Для проведения испытаний использовали необескрыленные семена сосны обыкновенной, полученные из Бельковского лесхоза Рязанской области.
Методика проведения исследований. Перед проведением испытаний определяли и устанавливали производительность питателя, используя выражение
{ EMBED Equation.3 } (1)
где 2м.ч и QM a - соответственно часовая и секундная производительность машины (для барабанов диаметрами 200 и 240 мм QM.H = 5,0 кг/ч и QM0 = = 1,4 г/с, диаметрами 300 и 400 мм - QMH = 12 кг/ч и QMG = 3,3 г/с); kG - коэффициент, характеризующий соотношение между массой чистых семян и массой исходной смеси, kG = 0,51 для семян сосны обыкновенной [4].
Тогда, исходя из выражения (1), часовая производительность питателей для обескрыливателей диаметрами 200 и 240 мм равна примерно 10 кг/ч, диаметрами 300 и 400 мм - 23,5 кг/ч, секундная подача исходного вороха питателями соответственно 3,3 и 6,6 г/с.
Порядок проведения исследований был следующим. Заслонкой устанавливали соответствующую норму подачи, засыпали необескрыленные семена в загрузочный бункер, включали установку в работу и в течение одной минуты производили обработку семян. Затем заслонкой перекрывали подачу семян и выключали установку. Прошедшие через сетчатую поверхность семена с примесями собирали в емкость и взвешивали. Семена с примесями, оставшиеся в барабане, также извлекали и взвешивали. После этого навески семян очищали от примесей в воздушном потоке и определяли массу чистых семян, прошедших через сетчатую поверхность в барабане. Опыт повторяли, для чего вновь открывали заслонку на соответствующую величину и производили обескрыливание. Ввиду хорошей воспроизводимости результатов исследований опыты проводили в трехкратной повторности. После исследований одного из обескрыливающих барабанов его демонтировали и устанавливали другой обескрыливатель. Аналогично проводили опыты на нем. В процессе исследований проводили фотосъемку и тщательно следили за протеканием технологического
процесса, чему способствовали изготовленные из прозрачного оргстекла торцевые части обескрыливателей.
Результаты исследований и их обсуждение. Полученные в процессе исследований данные обработаны и их средние значения представлены в таблице.
Результаты испытаний обескрыливателей с барабанами различных диаметров
Диаметр Масса семян и примесей, г
барабана Производитель¬
обескрыли¬ прошедших через барабан оставшихся в барабане ность за 1 ч чистого
вателя, мм общая чистых семян всего чистых семян времени, кг/ч
200 136,4 80,4 65,6 29,1 4,8
260 167,2 101,8 32,8 9,7 6,1
300 195,3 129,3 205,7 90,3 7,8
400 201,1 142,1 190,8 81,4 8,4
Анализ полученных результатов исследований показывает, что увеличение диаметра обескрыливающего барабана хотя и приводит к повышению его пропускной способности, но незначительно. Так, например, при диаметре обескрыливающего барабана 200 мм количество чистых семян, прошедших за одну минуту через сетчатую поверхность, составляет в среднем 80,4 г или в переводе на один час чистой работы - 4,8 кг/ч. Для обескрыливателя с диаметром барабана 260 мм эти величины соответственно 101,8 г, или 6,1 кг/ч. Обескрыливатели с диаметрами барабанов 300 и 400 мм имеют соответственно следующие данные: 129,3 г и 7,8 кг/ч, 142,1 и 8,4 кг/ч. Но наибольший интерес представляют не количественные показатели процесса обработки, а результаты фотосъемки процесса и визуальные наблюдения. Они свидетельствуют о том, что в обескрыливате-лях с барабанами небольшого диаметра процесс обработки протекает более «мягко», чем с барабанами большого диаметра. Выявлено, что в процессе подачи семян из бункера в барабан большого диаметра они проскакивают между вращающимися щетками и концентрируются в нижней его части. В результате отсутствует эффект неупругого удара в верхней части, а вместе с этим снижается полнота обескрыливания. Масса семян, захватываемых щеточным рабочим органом, составляет всего лишь 10-15 % от всей поступающей массы. При взаимодействии рабочих органов с массой, находящейся в нижней части барабана, происходит деформация (выпучивание) сетчатой рабочей поверхности, что ведет к ее
провисанию, увеличению зазора между щетками и рабочей поверхностью и, как следствие, нарушению технологического процесса обескрыливания семян. В результате этого значительная часть рабочей поверхности (примерно 2/3 ее части) практически не используется, что ведет к уменьшению пропускной способности и снижению эффекта истирания крылаток вращающимися щетками при движении семенной массы по поверхности барабана. Поэтому все вышеотмеченное характеризует обескрыливающие барабаны большого диаметра как малопригодные для проектирования и использования в семяочистительных машинах. Для нормальной работы обескрыливателей их диаметр должен быть ограничен величиной около 260 мм. Для обеспечения заданной (проектной) производительности нужно увеличивать длину барабана.
С использованием полученных данных проведены расчеты по определению коэффициента использования Кисп сетчатой рабочей поверхности обескрыливателей различного диаметра по выражению
{ EMBED Equation.3 } (2)
где 2м.ч - фактическая производительность обескрыливателя за 1 час чистого времени; { EMBED Equation.3 }- рабочая площадь сетчатой поверхности барабана; D - диаметр барабана; 5вып отв - площадь сечения выпускного отверстия в барабане.
В результате расчетов установлено, что для барабана диаметром D = 200 мм Кисп = 0,6-0,65, а для D = 260, 300 и 400 мм Кисп соответственно 0,48-0,55, 0,4-0,45 и 0,3-0,35. То есть барабаны меньшего диаметра имеют коэффициент использования рабочей поверхности в 1,7-2 раза выше, чем барабаны большого диаметра.
На основе проведенных исследований определена также удельная производительность обескрыливателей дуоб , которая оценивается как отношение фактической часовой производительности с учетом коэффициентов использования рабочего времени (τ) и сетчатой поверхности (Кисп) к площади сепарирующей поверхности (^сп). Предложено выражение для ее расчета:
{ EMBED Equation.3 } (3)
где τ - коэффициент использования рабочего времени, τ = 0,7-0,75.
Используя полученные результаты исследований и выражение (3), установили, что удельная производительность для обескрыливателей с диаметрами барабанов 200, 260, 300 и 400 мм соответственно 0,21-0,23, 0,17-
0,19, 0,14-0,16 и 0,10-0,11 кг · ч/дм2. Произвели расчеты по выражению (3) для барабанов диаметром 200-300 мм и длиной 300-440 мм и построили номограмму (см. рисунок), с помощью которой, задавая производительность, определяли их диаметр и длину. Например, если проектная производительность равна 5 кг/ч, то необходимо на вертикальной оси найти цифру 5,0 и из этой точки провести горизонталь до пересечения с прямыми, изображенными на номограмме. Для данного случая получим несколько возможных вариантов: при диаметре барабана 200 мм его длина должна быть 380 мм; при диаметре 240 мм - 320 мм. Выбор определяется в последующем конструктивными соображениями: что лучше - взять обескрыливатель с меньшей длиной барабана, но большим его диаметром или наоборот.
{ EMBED Word.Picture.8 }
Номограмма для выбора диаметра и длины барабана обескрыливателя по проектной производительности семяочистительной машины Заключение и рекомендации. Проведенные исследования показывают, что применение барабанных обескрыливателей диаметром свыше 260 мм нецелесообразно и даже недопустимо по следующим причинам. Во-первых, в обескрыливателях с барабанами большого диаметра площадь сепарирующей рабочей поверхности используется лишь на 30-35 %. Во-вторых, концентрация семенной массы в нижней части барабана обес-крыливателя приводит при обработке семян к большим деформациям сетчатой рабочей поверхности барабана, ее провисанию и нарушению технологического процесса обескрыливания. В-третьих, крылатки отделяются от семян неполностью из-за снижения эффекта ударного воздействия семян о рабочие органы в верхней части барабана и уменьшения эффекта шелушения (истирания) крылаток о рабочие органы вследствие того, что семенная масса концентрируется только в одном из нижних секторов поверхности барабана. Наиболее целесообразным для повышения производительности обескрыливателей следует считать увеличение длины барабана при его диаметре 200-260 мм. Обескрыливатели периодического действия не могут обеспечить производительность 10-12 кг/ч, имея длину бараба-
на 450-500 мм и диаметр 260 мм. Поэтому семяочистительные комплексы должны быть оснащены машинами с обескрыливателями непрерывного действия или двумя-тремя параллельно установленными машинами периодического действия производительностью 4-6 кг/ч.
Библиографический список
1. Нартов П. С., Свиридов Л. Т. К обоснованию технологических параметров малогабаритного обескрыливателя лесных семян // Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесн. хоз-ва: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1983. С. 93-97.
2. Свиридов Л. Т. Определение размеров и положения сетчатой поверхности обескрыливателей периодического действия // Лесн. журн. 1989. № 3. С. 17-21.
3. Свиридов Л. Т. Перспективы повышения производительности лесных се-мяочистительных машин // Лесохоз. информ. № 11. М.: ВНИИЦлесресурс, 1990. С. 44-50.
4. Свиридов Л. Т. Технологические и механические свойства лесных семян и плодов. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1993. 140 с.
5. Свиридов Л. Т. Обоснование производительности семяочистительных машин на основе системного подхода // Лесн. хоз-во Поволжья: Сб. науч. тр. Вып. III. Саратов: ГСХА, 1997. С. 42-51.
Представлены материалы исследований для обоснования диаметров барабанов обескрыливателей лесных семяочистительных машин по коэффициенту использования сетчатой рабочей поверхности и удельной производительности обес-крыливателя. Установлено, что удельная производительность у обескрыливателей с барабанами меньших диаметров в 1,7-1,9 раз выше, чем у обескрыливателей с барабанами больших диаметров.
* * *
Materials of researches for a substantiation of a diameter of a drum of dewingers of silvan seed dressing machines on a material ratio of a reticulate working surface and specific productivity of the dewinger are submitted. Specific productivity at dewingers of smaller diameters in 1,7-1,9 times is higher, than at dewingers of the large diameter.
{PAGE}
Файл: Свиридов
Каталог: C:\Documents and Settings\User\MoH документы\выпуски\184\ворды-184
Шаблон: C:\Documents and Settings\user.LAUTNER\Application
Data\Microsoft\Шаблоны\NormaLdot Заголовок: Х
Содержание:
Автор: Лена
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 28.10.2010 15:29:00
Число сохранений: 2
Дата сохранения: 28.10.2010 15:29:00
Сохранил: user
Полное время правки: 2 мин.
Дата печати: 29.10.2010 9:09:00
При последней печати
страниц: 7
слов: 1 851 (прибл.)
знаков: 10 557 (прибл.)
