CC BY
33
При ^=6... 12 км/ч коэффициент вариации глубины обработки почвы при использовании комбинированной машины с бесприводными рабочими органами ниже, чем у орудия с серийными, на 9... 10 % (рис. 2).
Предпосадочная подготовка почвы с помощью разработанной машины обеспечивает необходимую степень крошения почвы (до 85 %) и уничтожения сорняков (до 92...95%), и формирует условия для заложения клубневого гнезда в рыхлой почве.
Выводы. Таким образом, с увеличением скорости поступательного движения агрегата тяговое сопротивление машины с бесприводными ротационными органами возрастает.
В интервале рабочих скоростей 6... 12 км/ч оно рав-Рис. 2. Зависимость равномерности глубины обработки от но 8...16 кН.
скорости движения агрегата при глубине обработки 5 см: Буксование трактора составляет 7,0...9,5 %, что не
машина с серийными рабочими органами;------— машина с
экспериментальными рабочими органами. превышает нормативов для колесных тракторов.
Литература.
1. Латыпов P.M. Комбинированная машина для поверхностной обработки почвы Москва // Сельский механизатор. — 2006. — №10.
2. Совершенствоание технологии и рабочих органов для предпосадочной обработки почвы под картофель /Латыпов Р.М, Маринин С.Л., Подолько П.М., Мельников С Д. //Достижения науки и техники АПК. — 2006. — Ml 2. — С. 41-42.
RESULTS OF TRACTION TESTS OF COMBINED TOOL KMPO-2,8 FOR PRELANDING PROCESSING OF SOIL UNDER A POTATO
R.M. Latypov
Summary. In article results of experimental researches by a power estimation of the combined unit for prelanding processing of soil under a potato are resulted. Results of processing of experimental data of tests with use of the tool with width of capture 2,8 metres are presented.
Keywords: soil, cultivation, technology, speed, productivity.
0 4 8 12 Vp5
км/ч
УДК621.929.7:621.6.04
СМЕСИТЕЛЬНЫЕ АЕРЕГАТЫ ВИБРАЦИОННОГО ТИПА ДЛЯ СУХИХ КОМБИНИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ
А Б. ШУШПАННИКОВ, кандидат технических наук, доцент
Г.Е. ИВАНЕЦ, доктор технических наук, профессор Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
E-mail: [email protected]
Резюме. В статье обобщены результаты разработки новых эффективных непрерывнодействующих смесительных агрегатов вибрационного типа для получения сухих комбинированных продуктов.
Ключевые слова: дозатор, смеситель, вибрация, сыпучий материал.
Смешивание сыпучих материалов широко используется в различных отраслях промышленности, и многие коллективы работают над созданием новых, более совершенных аппаратов. Мы посвятили разработке теории и конструктивного оформления технологии непрерывного смесеприготовления более 20 лет.
Суть теории в том, что в непрерывном режиме процессы дозирования исходных ингредиентов и их равномерного распределения неразрывно связаны между собой. При дозировании неизбежно возникают флуктуации расходов, а это сказывается на качестве готового продукта. Поэтому смесители должны обладать необходимой инерционностью д ля сглаживания пульсаций. Для облегчения решения задачи по оптимизации рабочих процессов оборудования, мы на основе кибернетического подхода разработали математическое описание смесеприготовительного агрегата, которое дает возможность целенаправленно рассчитывать его рациональные режимы, исходя из требуемого качества готового продукта. Также за это время создан ряд дозирующих устройств и вершкально-вибрационныхсмесителей непре-рывного действия (СНД), защищенных авторскими свидетельствами и патентами, позволяющих получать при их совместной работе сыпучие композиции хорошего качества с минимумом затрат на производство [1-3],
К числу устройств, обладающих небольшой погрешностью дозирования и наибольшей производительное -
тью и простотой, относятся объемные дозаторы дискретною действия. Однако они должны работать со смесителями располагающими значительной инерционностью для сглаживания флуктуаций при скважной подаче ингредиентов. При этом инерционность СНД следует увеличивать не путем роста габаритов аппарата, а с помощью организации направленного движения мате-риалопотоков в нем в совокупности с рециркуляцией и байпассированием.
Этому требованию в полной мере отвечают разработанные вертикально-вибрационные смесители. В них благодаря тому, что камера смешения состоит из отдельных секций (ячеек, витков) непрерывного действия удалось реализовать перспективное направление переработки сыпучих материалов — смешивание в тонких и разреженных слоях.
Важные преимущества этих аппаратов — низкие удельные энергозатраты, высокая интенсивность процессов, а также возможность переработки материалов с различными физико-механическими свойствами при хорошем качестве готового продукта.
Вертикально-вибрационные смесители в зависимости от вида рабочего органа разделяют на каскадные и лотковые. Последние обладают большей инерционностью и в свою очередь, также состоят из двух групп — прямоточные и подъемные.
В каскадных смесителях ингредиенты поступают сверху и, проходя сквозь пакет перфорированных тарелок, на нижней достигают заданного качества.
В прямоточных лотковых аппаратах основной поток материала просыпается через перфорацию витков, а рециркулирующий — движется (возвращается) вверх по лоткам. При этом увеличение степени смешивания композиции в аппарате происходит сверху' вниз. В подъемных — основной поток материала движется под действием направленной вибрации снизу вверх по спиральным лоткам, а рециркулирующий — просыпается через перфорацию витков на нижележащие (рис. 1). Увеличение степени смешивания происходит по высоте аппарата снизу вверх.
Рис. I. Лотковый подъемный вертикально-вибрационный смеситель: 7 -цилиндрический корпус. 2 -перфорированный лоток;.? - цилиндрическая колонна; 4 - нижнее окно; 5 - вибратор; 6 рассекатель; 7 - выходной патрубок.
Величина ускорения вибрации, при которой наступает интенсивное смешивание, зависит от плотности частиц, воздухопроницаемости и высоты слоя, влажности материала, коэффициента трения между частицами, других физико-механических свойств среды, а также от конструкции аппарата, направления и формы вибрационного воздействия. В каскадных вертикально-вибрационных смесителях сыпучая композиция интенсивно виброкипит на перфорированных тарелках под влиянием вертикальных колебаний, а в лотковых — под воздействием винтовых или эллиптических. Последние образуются в результате комбинации прямолинейных колебаний, направленных вдоль вертикальной оси аппарата (ось г), и крутильных — вокруг нее (рис. 2).
Лотковые вибрационные машины обладают винтовыми рабочими органами с углом подъема витка менее 7". Для того, чтобы сыпучие ингредиенты смешивались на лотке и одновременно перемещались вверх, он должен совершать колебания с углом вибрации /5 большим угла подъема а витков ф > а). Мы установили, что самые благоприятные для вибросмешивания условия создаются при углах /3 в диапазоне от 30° до 60°.
Подъемные лотковые вертикально-вибрационные смесители из-за наличия двух контуров рециркуляции (локальный межвитковый и внешний) обладают существенной инерционностью, регулируемой в широких пределах. Локальный межвитковый - образуется в результате просыпания материала через перфорацию с верхних витков на нижележащие, а внешний - за счет сбрасывания рассекателем части готового продукта внутрь цилиндрической колонны. Благодаря этому они стабильно работают с объемными дозаторами дискретного действия, а неоднородность V готового продукта на выходе из агрегата не превышает 4 %.
Для определения согласованности работы дозирующих устройств и смесителей мы проверили и использовали функционально-структурную схему агрегата д ля смешивания дисперсных материалов, которая позволила математически адекватно описать реальный процесс. Система содержит блок дозирующих устройств, параллельно работающих на суммирующий элемент, приемное устройство, представляющее собой питатель преоб-
разующего типа, и вертикально-вибрационный смеситель с внешним контуром рециркуляции.
На основании законов преобразования структурных схем передаточная функция (ПФ) всей системы №^3) будет иметь вид:
ы
(1)
где ?*«($>, №(5) и №/$) — передаточные функции соответственно блока дозаторов; приемного устройства и смесителя.
Сигнал (расход) порционного дозатора описывается, как правило, функцией типа «прямоугольная волна». На основе опытных данных, полученных в ходе исследований режимов работы дозатора, в качестве общего подхода к характеристике дискретных сигналов мы выбрали способ их точной формализации. Суть его заключается в том, что сигнал в динамике имеет вид цепочки трапецеидальных импульсов, передний и задний фронты которых могут иметь разные значения крутизны, а верхняя часть импульса дозирования должна быть максимально уплощена, поскольку она определяет номинальный режим расхода при формировании дозы (порции). Эти сигналы, описанные с помощью Фурье-разложения десятого порядка, имеют следующую импульсную переходную функцию:
А
S2+(o2
+Bt
О)
dx
s2 +(D2
Лс <ік /
где А0, Ак, Вк, к — соответственно коэффициенты Фурье-модели и номер гармоники разложения сигнала порционного дозирования; соф, — частота к-ой гармоники порционного дозатора, 5 — символ дифференцирования по времени.
Результирующая ПФ приемного устройства запишется в виде:
ехр(-т£),
где г — время запаздывания приемного устройства.
Смеситель непрерывного действия, как звено регулирования, обладает ярко выраженными свойствами низкочастотного фильтра. Следовательно, реальные агрегаты можно моделировать сочетанием схем. с инерционными звеньями чистого запаздывания. Для количественного анализа работы их динамические характеристики аппроксимируются либо одноёмкостным объектом с чистым запаздыванием, либо двухъёмкост-
ным — с емкостным запаздыванием (апериодическим звеном второго порядка).
Высокие частоты входных концентраций хорошо сглаживаются смесителем, а низкочастотные составляющие пропускаются (фильтруются) на выход с соответствующими коэффициентами передачи. Таким образом, передаточную функцию СНД можно представить звеном первого или второго порядка.
В первом случае она имеет вид:
К
где Кс! — коэффициент передачи {Кс} = 1); Т{ —постоянная времени СНД.
Во втором:
Wc2(S> =
К
с2
где Т}, Г, — постоянные времени; Кс2 — коэффициент передачи (Кс, ~ 1).
Таким образом, мы определили переходные процессы в виде динамических временных функций, характеризующих изменение выходной концентрации в смесительном аппарате. Ошибка аппроксимации, как показали результаты моделирования, не превышает 13 %.
На сглаживающую способность лоткового вертикально-вибрационного смесителя, также существенное влияют параметры процессов виброкипения, транспортирования композиции по рабочему органу, расход дисперсных материалов через перфорацию лотков и производительность внешнего, если он есть, контура рециркуляции. С увеличением производительности локального и внешнего рециркл-каналов, для повышения инерционности СНД, растет величина транспортируемой по желобу массы при неизменной производительности дозирующего оборудования, и одновременно увеличиваются геометрические размеры конструкции. Стремление уменьшить их, путем наращивания скорости транспортирования за счет повышения вибрационного воздействия на дисперсную массу, снижает долговечность оборудования. Поэтому выбор рациональных значений всех параметров для конкретной смеси задача непростая и ее решение с использованием разработанных моделей, в конечном итоге, приводит к уменьшению материалоемкости и энергоемкости оборудования, а значит, к снижению себестоимости готового продукта.
Литература.
1. Иванец Г.Е. Разработка смесительных агрегатов вибрационного типа для получения комбинированных продуктов. — Кемерово, Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2001. — 156 с.
2. Федосенков Б.А., Иванец В.Н. Процессы дозирования сыпучих материалов в смесеприготовительных агрегатах непрерывного действия — обобщенная теория и анализ (кибернетический подход)// Кемерово: Кемеровский технологический ин-т пищевой промышленности, 2002.-211с.
Шушпанников А.Б., Иванец Г.Е. Смесительные агрегаты вибрационного типа для дисперсных материалов // Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2008. — 152 с.
MIXING VIBRATORY AGGREGATES FOR DRY COMBINED PRODUCTS
A.B. Shushpannikov, G.E. Ivanets
Summary, in the article the results of development of new effective constantly working mixing vibratory aggregates for receiving dry combined products are summarized.
Keywords: batcher, mixer, vibration, powdered material.
