5.2. Определение основных параметров картофелеочистительных машин периодического действия

Сдирание с клубней наружных покровов происходит в рабочих камерах картофелеочистительных машин периодического действия острыми гранями абразивных зерен или другими шероховатыми поверхностями. Клубень, попадая на абразивную поверхность, под действием инерционных сил, приводится по отношению к ней в относительное движение. В момент соприкосновения с абразивной поверхностью (рис. 5.5) клубень трется об нее, в результате чего между ними возникает сила трения Т, направленная в сторону, противоположную инерционной силе Fm. Под действием этих сил происходит закручивание клубня вокруг оси, проходящей через центр его тяжести с одновременным проскальзыванием и сдиранием наружных покровов. Кроме указанных сил на клубень действуют равные по величине сила тяжести G и нормальная составляющая N„ реакции со стороны рабочего органа. Величина закручивания, а также степень изменения скорости и направления движения клубня в результате соприкосновения его с абразивной поверхностью в значительной степени зависят от взаиморасположения соседних клубней, формы клубня и места соприкосновения поверхности клубня с абразивной поверхностью.

Рис. 5.5. Схема сил, действующих на клубень, находящийся на дисковом рабочем органе

При работе дисковой картофелеочистительной машины большая часть клубней располагается у стенок рабочей камеры (рис. 5.6, а). Клубни, расположенные на диске, продвигаются к стенкам и как бы выталкивают находящиеся около них клубни вверх. Этому способствуют расположенные на диске волны. Они поднимают находящийся у стенки рабочей камеры клубень, а под него попадает клубень, перемещающийся от центра диска к стенке.

Попавшие в верхнее положение клубни скатываются по нижележащим в центральную часть диска. При этом вся масса клубней вращается в направлении движения диска. Каждый клубень интенсивно поворачивается вокруг своей оси, что в значительной мере способствует перемещению и равномерной очистке всех клубней.

Траекторию движения отдельного клубня с некоторыми упрощениями можно описать в такой последовательности (рис. 5.6, б). Клубень, упавший на центральную часть диска (положение 1), начинает вращаться вместе с ним (положение 2). По достижении определенной угловой скорости вращения сор клубень за счет центробежной силы отбрасывается на край диска (положение 3). Прижимаясь к стенке рабочей камеры, клубень затормаживается, и его скорость становится меньше. Волна диска, имеющая максимальную высоту у края диска, настигает клубень, ударяет его и проворачивает. В этот момент происходит интенсивное сдирание кожицы с поверхности клубня. При этом волна сообщает клубню движение в сторону вращения диска (положение IV). Проходя под клубнем, волна поднимает его вверх. Этому способствуют также соседние клубни, находящиеся у стенки. При этом они интенсивно поворачиваются, и вся масса клубней вращается (положения V— VII). Вращаясь вдоль стенки рабочей камеры, клубень теряет свою скорость и действующей на него центробежной силы оказывается недостаточно для прижатия к стенке, в результате чего клубень скатывается в центр диска. Траектория его движения направлена вниз по спирали (положение VIII) в центральную часть диска.

Рис. 5.6. Схемы расположения продукта при работе дисковой картофе-леочистительной машины (а) и движения клубня в машине (б)

Примерное размещение клубней в рабочей камере при работе конусной картофелеочистительной машины показано на рис. 5.7, а. Рассматривая движение отдельного клубня (рис. 5.7, б), можно заметить, что из плоской части диска (положение 1) клубень под действием центробежной силы отбрасывается на коническую часть диска (положение 2). Находясь на конической части диска, клубень за счет составляющей центробежной силы устремляется на стенку рабочей камеры (положение III). Одновременно благодаря инерционной силе клубень по спиральной траектории поднимается вверх (положения IV—V). Одни клубни поднимаются спирально на всю высоту рабочей камеры, обкатываются по отбойнику крышки, теряют свою скорость и падают вниз на диск (положение VI). Другие клубни поднимаются спирально по стенке камеры на меньшую высоту и ударяются о выступ, расположенный на внутренней стороне дверцы разгрузочного люка. При ударе они резко меняют свою скорость и направление движения и либо сразу падают на дно конуса, либо отлетают к стенке, продолжая некоторое время вращение, а затем падают вниз. Ударам подвергается только часть клубней, которые попадают на выступ дверцы разгрузочного люка. При этом следует иметь в виду, что выступ не имеет абразивной намазки, а передняя часть его имеет скошенную грань, поэтому клубни как бы соскальзывают с выступа. На плоской части диска расположены волны с малой высотой, которые предназначены для лучшего перемещения клубней и направления их на наклонную часть конуса. Описанные траектории движения клубней являются весьма приближенными, так как, вращаясь в общей массе, клубни сталкиваются и изменяют характер своего движения.

Выявленные траектории движения клубней в дисковых и конусных картофелеочистительных машинах позволяют дать некоторые рекомендации по выбору основных параметров при конструировании этих машин. Так, размеры рабочей камеры определяются в зависимости от заданной теоретической производительности машины.

Рис. 5.7. Схемы расположения продукта при работе конусной картофелеочистительной машины (а) и движения клубня в машине (б)

Для обеспечения циркуляции клубней на рабочем органе и возможности перемещения их от центральной части диска к его краям (или на конусную часть) диаметр рабочей камеры D должен составлять не менее четырех диаметров клубней D > 48 (8 — средний диаметр клубня). Эксплуатация картофелеочистительных машин показывает, что, чем больше диаметр рабочей камеры, тем меньше отходов и тем более гладкой будет поверхность очищенных клубней. При диаметре рабочей камеры D < 48 количество отходов увеличивается, а клубни имеют поверхность с выбоинами, так как они подвергаются непрерывным ударам об абразивные поверхности рабочего органа и стенки камеры. Например, для очистки от кожуры картофеля, имеющего диаметр в поперечнике в среднем 60 мм, внутренний диаметр рабочей камеры должен быть не менее 240 мм. Диаметр диска определяется с таким расчетом, чтобы радиальный зазор между ним и стенкой рабочей камеры не превышал 5 мм. По высоте цилиндрической части рабочей камеры должно укладываться не менее двух клубней. Обычно высоту цилиндрической части Н принимают равной радиусу рабочей камеры: Н = 0,5D. В конусных картофелеочистительных машинах на конической части абразивной чаши должно размещаться не менее одного клубня.

Не меньшее влияние на качество работы картофелеочистительных машин периодического действия и время, необходимое для очистки продукта, оказывают форма волн и величина их угла подъема.

Кроме рассмотренных факторов на качество работы картофелеочистительных машин периодического действия и время, необходимое для очистки клубней, влияет режим их работы, и в первую очередь частота вращения рабочего органа.