книги из ГПНТБ / Борисов А.М. Сельскохозяйственные погрузочно-разгрузочные машины

-относительная скорость;

Н— путь (высота подъема);

скорость витания одной частицы;

z — коэффициент, учитывающий концентрацию смеси;

А = К — «в) 2

v%2

в = (v - ов)8

^о2

скорость воздуха; г— время движения.

Таким образом, максимальная высота транспортирования за­ висит от скорости витания частиц и их начальных скоростей движения, скорости воздушного потока и концентрации смеси.

Скорость витания или критическая скорость. Одним из ос­ новных показателей, характеризующих аэродинамические свой­ ства материала, является скорость витания. Скорость витания большинства сельскохозяйственных материалов определена экс­ периментально. Однако для некоторых грузов скорость витания можно рассчитать теоретически с необходимой степенью точно­ сти. Так, при определении соответствующих параметров нсздушного потока, которые выбираются в основном в зависимости от критической скорости материала, достаточно знать скорость витания материала с точностью до 5—10%. Эта точность доста­ точна, потому что скорость воздушного потока принимается в ряде случаев равной 2—2,5 скоростям витания материала. Рас­ смотрим взаимодействие частиц с потоком воздуха.

R = kpSv*,

где v — скорость движения тела (или скорость набегающего по­ тока).

120

Так как критическая скорость — это такая скорость верти­ кального воздушного потока, при которой тело, помещенное в данный воздушный поток, не двигается, а парит, т. е. висит на

Такая зависимость справедлива и для измельченной массы кукурузы, подсолнечника и других культур.

Таким образом, критическая скорость частиц измельченной массы тем выше, чем больше вес частиц и меньше миделево сечение. Анализ механического состава измельченной массы кукурузы и подсолнечника показывает, что частицы, полученныеиз стеблей, имеют цилиндрическую форму и значительно боль­ ший вес, чем частицы, полученные из листьев. Значит и крити­ ческие скорости их резко отличаются друг от друга. Поэтому при многообразии форм и размеров отдельных частиц и с учетом их влажности, структуры и вида материала пользоваться общей формулой (39) трудно, так как в каждом отдельном случае по­ требуются соответствующие экспериментальные данные.

Однако, если исходить из предположения, что частица в сво­ бодном воздушном потоке ориентируется большим миделевым- сечением к направлению движения воздуха, то для частиц ци­ линдрической формы формула (39) может быть записана в двух видах.

где d0 — диаметр частицы; / — длина частицы.

Площадь миделева сечения для частиц цилиндрической фор­ мы, расположенных так, что продольная ось перпендикулярна потоку, равняется S = dol.

Теперь вес и площадь миделева сечения подставим в фор­ мулу (39) и тогда получим

1211

взависимости от требуемой степени измельчения массы. Отдельные частицы, полученные из стеблей кукурузы и под­

солнечника, имеют влажность 85—90%-. Поэтому удельный вес таких частиц будет зависеть от влажности.

Чтобы установить зависимость удельного веса от влажно­

а общий вес частицы изменяется с изменением ее влажности. Влажность В всякого материала определяется как разность первоначального и конечного весов, отнесенная к начальному весу, т. е.

где Q„ —первоначальный вес; QK — конечный вес.

122

Допустим, что при уменьшении влажности размеры частицы не изменяются, т. е. ее объем остается постоянным. Тогда вы­ ражение (42) запишем так:

£ _ УоТм — Уд "Тс.в

VOTM

или после преобразований

ный вес частиц любой влажности. Однако полученное выраже­ ние справедливо лишь для 'Случая, когда объем частиц не из­

ние удельного веса материала частицы. Тогда критическая ско­

а для частиц, продольная ось которых расположена вдоль по­ тока,

Формулы (44) и (45) позволяют определить с достаточной степенью точности для расчета пневматического транспортера критические скорости частиц стеблей кукурузы и подсолнечни­ ка. Коэффициенты k, k\, k2— опытные, значения их даны ниже.

123'-;

щества кукурузы и подсолнечника при влажности частиц для подсолнечника 75—80%, для кукурузы 80—85%. Для частиц

30— 32 мм. Коэффициент k\ учитывает неоднородность материа­ ла частицы в зависимости от ее диаметра. Так, для частиц стеблей кукурузы диаметром до 30—31 мм коэффициент k\—\. Для частиц диаметром свыше 31 мм этот коэффициент следует увеличить по 0,005 на 1 мм диаметра свыше 31 мм. Например, частице диаметром d=36 мм соответствует значение коэффици­

подсолнечника более плотный наружный слой значительно тол­ ще, чем аналогичный слой у частиц кукурузы. Численное зна­ чение коэффициента k2 для каждого отдельного случая опреде­

метр частицы зависит «е только от ее влажности, но и от мате­

124

ника, имеющих различную длину резки и влажность, установ­ лено, что коэффициент сопротивления, соответствующий крити­ ческим скоростям, равен 0,35—0,50. Коэффициент сопротивле­ ния зависит от длины резки частиц. Большим длинам резки соответствуют малые значения k, верхний предел соответствует частицам с малой длиной резки. В остальных случаях берут средние значения коэффициента k.

Мощность пневмотранспортеров типа швырялок. Общий ба­ ланс мощности составляют с учетом основных факторов, влия­ ющих «а процесс транспортирования. Мощность, необходимая для перемещения материала, сообщается ротору вентилятора, работу которого рассмотрим более подробно.

Движение материала в роторе вентилятора следует рассмат­ ривать по отдельным элементам. Из множества факторов, ко­ торые оказывают существенное влияние на процесс транспор­ тирования внутри рабочего органа, рассмотрим основные: физи­ ко-механические и аэродинамические свойства продукта, место подачи его в рабочий орган, скорость подачи, конструктивные особенности ротора. Однако все они влияют на потребную мощ­ ность рабочего органа по-разному и в ряде случаев исключают действие друг друга.

Основные затраты мощности идут на сообщение материалу и воздуху кинетической энергии и на перемещение их внутри рабочего органа. Вход материала в рабочий орган также свя­ зан с потерей мощности. При подаче материала в ту часть ро­ тора, где его окружная скорость значительна, происходит удар.

не упругом ударе (большинство сельскохозяйственных матери­ алов обладает невысокой упругостью) происходит значительная потеря кинетической энергии на деформацию материала. Чтобы определить потери кинетической энергии ротора, рассмотрим удар для системы, состоящей из ротора и материала. Обычно при

равна произведению момента инерции на половину квадрата угловой скорости:

Т = — /со».

2

В нашем случае ротор вентилятора вращается с угловой скоростью со. При встрече с отдельными частицами материала угловая скорость ротора уменьшается. Для определения угло­ вой скорости ротора после встречи с частицами материала вос­ пользуемся теоремой об изменении главного момента количе­ ства движения системы материальных точек в приложении к

125

мгновенным силам. За начало координат возьмем центр вра­ щения ротора.

Частица после удара о лопасть приобретает окружную ско­ рость и движется вместе с нею. Применим к движению части­ цы теорему об изменении главного момента количества дви­ жения системы материальных точек в приложении к мгновен­ ным силам относительно оси вращения ротора. Так как частица

Зная угловую скорость ротора в начале и конце удара, мож­ но определить и потерю его кинетической энергии. Потеря ки­ нетической энергии для вращающегося тела в общем виде

Таким образом, по формуле (48) можно определить потерю кинетической энергии ротора при ударе о частицы. Из формулы (48) видно, что при прочих равных условиях потеря кинетиче-

126

скои энергии прямо пропорциональна моменту инерции части­ цы. Так как момент инерции 1% характеризуется массой части­ цы и ее расстоянием от центра вращения ротора, то потерю ки­ нетической энергии можно выразить в зависимости от секундной производительности ротора:

Зная элементарную потерю кинетической энергии ротора при ударе, можно определить мощность в л. с, которая теряется ротором при ударе:

Л>у =

75

где п' — число соударений материала с лопастями в секунду.

Мощность Ny, затраченная на удар, в зависимости от физи­ ко-механических свойств материала расходуется или на сооб­ щение кинетической энергии частице или на деформацию мате­ риала.

Таким образом, потери мощности при ударе следует опреде­

Потери, связанные с перемещением материала внутри кожу­ ха ротора, могут достигать значительной величины. Обычно в пневмотранспортерах-швырялках контур кожуха ротора имеет форму окружности, а не спирали. Кожух расположен концентрично с ротором. В данном случае материал, движущийся по

, торцовой стенке кожуха, испытывает действие центробежных •сил, которые и вызывают основные потери мощности ротора на трение.

Мощность Nt, л. с , затрачиваемая на преодоление сил тре-

.ния материала о торцовую стенку кожуха, Л/ т = 75 g

127

где f — коэффициент трения материала о кожух;

Угол ф во многом зависит от места входа материала в ро­ тор.

При работе ротора имеют место и другие потери мощности, определять которые не всегда возможно. Одни из них зависят только от конструктивных параметров рабочего органа, другие связаны с физико-механическими свойствами материала и ра­ бочими режимами машины.

Для того чтобы можно было выразить полную потребную мощность, которую следует подвести к валу ротора с учетом всевозможных потерь, необходимо иметь в виду две основные группы затрат мощности. К первой группе следует отнести за­ траты, связанные с перемещением чистого воздуха без мате­ риала. Вторая группа затрат учитывает потери мощности на

При определении мощности Mi в л. с. следует пользоваться расчетными формулами для вентиляторов, например:

торов для чистого воздуха).

Затраты мощности в л. с , связанные с перемещением мате­ риала, можно выразить удобной для практического использо­ вания формулой

N2 = * И ' Р ,

150£Т]И

где т)м — к. п. д. ротора при подаче материала.

128

Таким образом, общая мощность в л.с.

75т)в 75т)м

Для подсчета мощности, потребной для транспортирования материала в'ентилятором-швырялкой, по формуле (49) необхо­ димо правильно выбрать к. п. д. ротора.

Определение основных параметров пневмотранспортеров. В

зависимости от назначения пневмотранспортеров, вида и физи­ ко-механических свойств погружаемого материала определение основных параметров их рабочих органов производится различ­ ными методами. Если для расчета пневмотранспортеров зерна можно использовать известные методы и существующие зави­ симости с соответствующими поправками, то применить их для определения основных параметров транепортеров-швырялок не представляется возможным.

При расчете параметров пневмотранспортеров, кроме задан­ ных производительности, расстояния транспортирования и т. п., приходится учитывать дополнительные требования, связанные со спецификой сельскохозяйственного производства. В зависимо­

имеют большую производительность, чем пневмонтраспортеры с