CC BY
4УДК 677.021
РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ КОЛОСНИКОВ НА УПРУГИХ ОПОРАХ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ОЧИСТИТЕЛЯ
ХЛОПКА
Жураев Анвар Джураевич НамМКИ, д.т.н., профессор, тел: +998931813804, [email protected]
Холмирзаев Жавлонбек Закиржанович НамИСИ, к.т.н., доцент, тел:+998901544555, [email protected]
Хайдаров Бахтиёр Абдуллажон угли НамИТИ, ассистент, тел: +998931813804, [email protected]
Аннотация. Маколада кайишкок таянчли колосниклари булган самарали пахта тозалагич конструкцияси ва ишлаш принципи чикилган, шунингдек модернизатция килинган тозалагичнинг тулик омилли тажрибалари натижалари келтирилган. Тулик омилли тажрибавий тадкикотлар натижасида тозалаш самарадорлигини сезиларли даражада оширишни таъминлайдиган тозалагич параметрлари оптимал кийматлари тавсия этилган.
Аннотация. В статье приводится конструктивная схема и принцип работы очистителя хлопка-сырца с эффективной конструкций колосников на упругих опорах, а также результаты полнофакторных экспериментов модернизированного очистителя. Рекомендованы наилучшие значения соотношений толщины упругих втулок колосников, зазора между колосниками и пильным барабаном, а также значение производительности, обеспечивающие значительное увеличение очистительного эффекте.
Annotation. In the article there is given a constructive scheme and working principle of a raw cotton cleaner with effective design of grates on elastic mounts as well as the results of full-factor experiments of the modernized cleaner. The best values of ratios of grate elastic sleeve thickness, clearance between grate and sawing drum as well as capacity value which provide significant increase of cleaning effect were recommended.
Калит сузлар. Пахта тозалагич, йирик ифлосликлар, колосник, аррали барабан, резина втулка, тиркиш, иш унуми, тозалаш самараси.
Ключевые слова. Очиститель хлопка, крупный сор, колосники, пильный барабан, резиновая втулка, опора, зазор, производительность, эффект очистки.
Keywords. Cotton cleaner, coarse debris, grates, sawing drum, rubber sleeve, support, clearance, performance, cleaning effect.
Введение. Известная колосниковая решетка очистителя волокнистого материала, которая содержит колосники круглого сечения, размещенные в дугообразных боковинах [1].
Основным недостатком данной конструкции является низкая эффективность очистки волокнистого материала, в частности хлопка-сырца.
Кроме того, из-за большого трения хлопка о боковые стенки очистителя хлопка теряется равномерность очистки хлопка по длине колосника и снижается производительность машины.
Конструкция колосниковой решетки очистителя волокнистого материала, в которой колосники установлены на боковых сегментах посредством упругих опор [2]. Основным недостатком данной конструкции является одинаковая частота и амплитуда
колебаний колосников при их взаимодействии с волокнистым материалом, что может привести к увеличению выпадений летучек хлопка через зазоры между колосниками, особенно в конце зоны протаскивания хлопка.
В другой известной конструкции колосниковой решетки очистителя волокнистого материала колосники выполнены коническими, которые установлены на эксцентричных упругих втулках, причем смежные конусообразные колосники установлены на эксцентричных упругих втулках, причем смежные конусообразные колосники установлены противоположной конусности. Действительно, в процессе работы протаскиваемый хлопок-сырец подвергается дополнительным колебаниям в осевом направлении за счет появления горизонтальных составляющих силы соударения, что позволяет несколько повысить очистительный эффект [3]. Однако основным недостатком данной конструкции является некоторое торможение хлопка в зонах боковых стенок очистителя за счет дополнительного трения протаскиваемого хлопка о боковые стенки очистителя, ат также выпадение летучек хлопка через межколосниковые зазоры в сороотвод, что приводит не только к снижению производительности машины, но и к уменьшению очистительного эффекта.
Колосниковая решетка очистителя волокнистого материала, содержащая пару боковин с отверстиями и размещенные между боковинами стержневые колосники, на концевых участках осей которых установлены упругие втулки, с различной толщиной расположенные в отверстиях боковин [4]. Недостатком данной конструкции является низкая эффективность очистки хлопка от крупного сора и большое количество ухода летучек хлопка через зазоры между колосниками, особенно через зазоры колосников расположенных в конце зоны протаскивания хлопка.
В колосниковой решетка очистителя волокнистого материала, содержащей колосники, установленные в боковых сегментах посредством упругих втулок, имеющих различную толщину стенок в смежных колосниках, упругие втулки выполнены толщиной Д1 уменьшающейся по ходу протаскивания хлопка Д1 > Д2 >...Ла где Д1 толщина упругой втулки соответствующего колосника, а колосники установлены с межколосниковым зазором а, уменьшающимся по ходу протаскивания хлопка а.1 >а2 >...ап где а1,а2,...ап зазоры между соседними колосниками по ходу протаскивания хлопка, при этом разница между соседними межколосниковыми зазорами по ходу протаскивания хлопка равна разница толщины упругих втулок соответствующих соседних колосников по ходу протаскивания хлопка: а1-а2=Л1-Л2; а2-аз=Д2-Дз [5].
Недостатком данной конструкции является низкий эффект очистки хлопка от крупного сора за счет одинаковых жесткостей (толщин) упругих опор колосники в, приводящего их параллельному перемещению при одинаковых деформациях обоих упругих опор колосника.
Разработка очистителя хлопка с колосниками на упругих опорах с различный толщиной. С целью повышения очистительного эффекта волокнистого материала, в частности хлопка-сыпца от крупных сорных примесей разработана новая конструкция очистителя.
Сущность конструкции состоит в том, что колосниковая решетка волокнистого материала, содержащая колосники установленные на боковых сегментах посредством упругих опор, при этом толщина каждой из упругих опор выполнены с различной толщиной и имеет соотношение Ь1=2Ь2, то есть толщина одного из упругих опор в два раза больше, чем толщина другой упругой опоры. Установка соседних колосников осуществлены таким образом, что толщины упругих опор Ы и Ь2 чередуются в каждой боковой сегментах. При этом обеспечивается колебание колосника, как по вертикали, так
и совершает угловые колебания за счет разных деформаций упругих опор каждого колосника. В зависимости от сорта хлопка и его засоренности, особенно машинного сбора соотношение толщин упругих опор может быть выбран в пределах Д1 =(1,2^2,2) Д2. Это приводят к дополнительному встраиванию летучек хлопка и повышению эффекта очистки.
Вид А
Рис.1. Колосниковая решетка очистителя волокнистого материала
Конструкция состоит из установленных в дугообразных боковинах 5 колосников 1 посредством резиновых упругих опор 3 и 4 (Рис.1). При этом толщина одной из упругих опор 3 выполнена меньшим в два раза, чем толщина второй упругой опоры 4. В соседних колосниках упругие опоры 3 и 4 с различной толщиной чередуются.
При этом имеет соотношение:
А: =
2
2
(1)
где, ё1,ё2 - наружные диаметры резиновых упругих опор 4 и 3.
ёк - диаметр колосника
Конструкция работает следующим образом. Пыльный цилиндр захватывая зубьями хлопок-сырец, протаскивает их по колосникам 1. При этом колосники 1 совершают, как вертикальные, так и угловые колебания за счет воздействия на них летучек хлопка и большей деформацией упругой опоры 4 с большим наружным диаметром ё1 или с большей толщиной Д1, а также малой деформацией упругой опоры 3 с меньшим наружным диаметром ё2 или меньшей толщиной Д2. За счет чередования упругих опор 3 и 4 соседних колосников 1, угловые их колебания происходят в противоположных направлениях. Это позволяет взаимодействие летучек хлопка с циклически изменяющихся, как по направлению, так и по значениям силой, что приводит к
достаточному разрыхлению хлопка на летучки и эффективному выделению крупного сора из хлопка.
В зависимости сорта хлопка и его засоренности, особенно машинного сбора соотношение толщин упругих опор может быть выбран в пределах Д1 =(1,2^2,2) Д2.
Конструкция позволяет увеличить эффект очистки хлопка на (15^20) % по сравнению с существующей конструкцией.
Оптимизация параметров и режимов работы разработанного рабочего органа. Оптимальные значения режимов работы и параметров определялись с помощью метода математического планирования многофакторных экспериментов [6].
Для проведена экспериментов в качестве входных параметров факторов выбраны производительность, соотношение толщин упругих опор колосников и зазор между колосниками и пилчатым барабанов, влияющих на эффект очистки и значение сора в хлопке после его очистки.
На основании вышеуказанных исследований и однофакторных экспериментов были определены значения уровней указанных факторов и интервалы их изменения (табл. 1).
Таблица 1
Уровни факторов и интервалы их изменения_
Факторы и их определение Единица измерения ( >акторов
закодир ованны й символ интервал изменения уровни
ниже (-1) базовый (0) верх (+1)
Производительность т/ч Х1 1 6 7 8
Соотношение толщин упруги опор (Ы/И2) Х2 0,5 1 1,5 2
Зазор между колосниками и пильчатым барабанам мм Хз 2 14 16 18
Считается, что влияние факторов на критерии оценки полностью описывается полиномом второго порядка, а эксперименты проводились по плану Хартли-3 [6]. Также в качестве критерия оценки при проведении многофакторных экспериментов был принят засоренность хлопке после его очистка (У/,%), и также эффективность очистки (У2,%). План проведения многофакторных экспериментов и их результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2
План проведения многофакторных экспериментов и их результаты_
№ Х1 Х2 Хз У11 У12 У13
1 -1 -1 -1 1,19 1,20 1,17
2 1 -1 -1 1,76 1,77 1,74
3 -1 1 -1 1,28 1,29 1,26
4 1 1 -1 1,49 1,50 1,47
5 -1 -1 1 1,17 1,18 1,16
6 1 -1 1 1,54 1,55 1,52
7 -1 1 1 1,16 1,17 1,14
8 1 1 1 1,17 1,18 1,15
9 -1 0 0 1,06 1,07 1,04
10 1 0 0 1,35 1,36 1,33
11 0 -1 0 1,20 1,21 1,18
12 0 1 0 1,06 1,07 1,04
13 0 0 -1 1,24 1,25 1,22
14 0 0 1 1,07 1,08 1,06
Данные, полученные в результате экспериментов, были обработаны программой «PLANEX». При этом для оценки равномерности дисперсии использовался критерий Кокрана, для оценки значения коэффициентов регрессии - критерий Стьюдента, а для оценки адекватности регрессионных моделей - критерий Фишера [6]. Было получено следующее уравнение регрессии, адекватно представляющее критерии оценки, по засоренности хлопка после его очистки
^=+0,889+0,144X1-0,070X2-0,084X3+0,132X1X1-0,090X1X2--0,050Х1Хз+0,057Х2Х2-0,025Х2Хз+0,084ХзХз
(2)
Соответственно эффект очистки был получен как второй выходной фактор:
Уг=4,82-0,327Х1+0,093Х2-0,069Х3+0,232Х1Х1+0,073Х1Х2+ +0,039X1X3+0,493X2X2-0,102X2X3-0,0497X3X3
(3)
Статистические анализы с доверительной вероятностью 95% и проверки адекватности полученных уравнений дали следующие результаты:
^ = 0,18<Гж = 2,49; Г, = 1,63<Гж = 2,65; где Г, и Гж — расчетные и табличные значения критерия Фишера.
Из полученных результатов видно, что расчетное значение критерия Фишера для обоих уравнений (2) и (3) меньше его значения, приведенного в таблице. Поэтому они адекватно представляют рассматриваемый процесс.
Графическая зависимость построил на основе численного решения уравнений регрессии.
1-У; = /(Х1);
2-Х2 = +1,0; Х3 = +1,0;
2,3,4-У2 = /(Х1) 3-Х2 = 0; 4-Х2 = -1,0; Х3 = 0; Х3 = -1,0
У г. % У), %
92 Г 0.8
80 L 0,3 Н----
-1,0 -0,5 0 0,5 1,0
Производительность х:
Соотношение толщин втулок на опорах
1-У;=/(Х); 2,3,4-У2=/(Х2)
2-Xi=+1,0; 3-Xi=0; 4-Х2=-1,0;
Х3=+1,0; Х2=0; Х2=-1,0
У г. % У<, %
92 г 0,8
80 L 0,5
-1,0 -0,5 0 0,5 1,0
Производительность Лз
Зазор между колосниками и пильчатым барабанам
1-У1=/(Хз); 2,3,4-У2=/(Хз)
2-Xi=+1,0; 3-Xi=0; 4-Xi=-1,0;
Х2=+1,0; Х2=0; Х2=-1,0
Рис.2. Влияние факторов на критерии оценки.
При определении значений параметров, обеспечивающих качество работы на требуемом уровне, уравнения (2) и (3) решались на ЭВМ ПК «Pentium» с использованием программы «поиск решения» Excel. При решении уравнений регрессии был принят критерий У1, то есть минимальное загрязнение хлопка, У2 считался максимальным.
Так, для эффективной очистки хлопка при производительности (Xi) 7,01257 т/ч, соотношение толщины упорной опоры (Х2) 1,985913 и зазор межу пильчатым барабаном и колосником (Х3) 17,5011 мм. При этих значениях коэффициентов обеспечивается степень
загрязнения хлопка менее 0,8442 % и эффективность очистки выше 89,7 %.
Заключение. Разработан очиститель хлопка с колосниками, на упругие опоры. В результате полных факторных экспериментальных исследований были рекомендованы оптимальные значения параметров очистителя.
ЛИТЕРАТУРА
1. П.Н.Тютин, А.Е.Лугачев Колосниковая решетка очистителя хлопка-сырца от мелкого сора. Патент SU 560930, Бюл №21, 1977 г.
2. А.Джураев Колосниковая решетка очистителя волокнистого материала. Патент SU 874776, Бюл №39, 1981 г.
3. А.Джураев и др. Колосниковая решетка очистителя волокнистого материала. Патент.Ш. ШАР 059053, Бюл №6,2019 г.
4. А.Джураев Колосниковая решетка очистителя волокнистого материала. Патент . SU 1310461, Бюл №18, 1987 г.
5. А.Джураев и др. Колосниковая решетка очистителя волокнистого материала. Патент 1АР 05652, Бюл №9, 2018 г.
6. Катранов А.Г. Компьютерная обработка данных экспериментальных исследований: Учебное пособие/ СПб.: изд-во СПб ГУФК им. П.Ф. Лесгафта, 2005. - 131 с.
