книги из ГПНТБ / Кожуховский И.Е. Зерноочистительные машины. Конструкции, расчет и проектирование

Процесс работы триера* Работа триера заключается в разде­ лении подаваемого в цилиндр зернового материала на две фрак­ ции, отличающиеся длиной составляющих частиц. Чтобы уяснить сущность процесса работы триера, рассмотрим движение зерна по ячеистой поверхности.

Во вращающемся цилиндре триера частицы зернового мате­ риала, длина которых больше диаметра ячеек, располагаются на ячеистой поверхности; частицы, длина которых меньше Диа­ метра ячеек, попадают в ячейки.

Длинные частицы, расположенные на поверхности, при вра­ щении цилиндра (благодаря силам трения) поднимаются поверх­

больше эта разность, т. е. чем выше располагается зона выпаде­ ния и чем ниже зона скольжения, тем более четко происходит процесс разделения зернового материала ячеистой поверхностью. Такое представление о работе триера является некоторым упро­ щением и схематизацией процесса. В действительности, четкого разделения частиц на длинные и короткие не наблюдается. С одной стороны, из-за неровностей ячеистой поверхности отдель­ ные длинные частицы могут увлекаться триерной поверхностью выше угла подъема, обусловленного коэффициентом трения и кинематическим режимом триера, и попадать в желоб. С другой стороны, отдельные короткие частицьц попавшие в ячейки и име­ ющие коэффициенты трения близкие к нулю, могут выпадать из ячеек почти в начале второго квадранта и не попадать в желоб. И то, и другое нарушает четкость работы триера. Однако, по­ скольку такая схематизация процесса помогает уяснить сущность его, продолжим рассмотрение движения частиц в цилиндре.

Частицы, не попавшие в ячейки, могут либо скользить по ячеистой поверхности, отставая от нее или опережая ее, либо оставаться неподвижными относительно поверхности. Относи­

90

тельное движение частиц может начинаться в квадранте IV ци­ линдра, продолжаться в квадранте I и заканчиваться в ква­ дрантах I или II (рис. 64).

Частица будет находиться в относительном покое, если силы, действующие на нее, и силы инерции переносного движения урав­ новешиваются. На частицу действуют следующие силы (рис. 64):

сила трения F = fN, направленная по касательной к поверх­

ности в сторону вращения цилиндра.

Добавив к этим силам силу инерции переносного движения m a2R, имеющую направление, обратное направлению центро­ стремительного ускорения со2R, т. е. направленную по радиусу

цилиндра от центра (так как переносное движение— равномерное вращение), напишем условия равновесия сил

g — ускорение свободного падения в м/с2;

а— угол, определяющий положение частицы (отсчиты­ вается от нижнего вертикального радиуса по направле­ нию движения цилиндра).

Сувеличением угла а реакция N уменьшается и, следовательно, уменьшается сила трения F — fN, удерживающая частицу в со­

стоянии относительного покоя на поверхности.

Угол ас1, определяющий предельное положение частицы в состоянии относительного покоя, можно определить из уравне­ ний (130) и (131).

91

откуда

где К =1~^Г~— показатель кинематического режима триера.

Эти уравнения определяют предельное значение угла а = асХ,

при котором заканчивается относительный покой частицы на ячеистой поверхности и начинается скольжение. Абсолютное движение частицы при скольжении будет замедленным, восходя­ щим, направленным в сторону движения поверхности.

Обратное абсолютное движение частицы в направлении, про­ тивоположном направлению движения поверхности цилиндра, начнется с момента, когда абсолютная скорость частицы станет равной нулю в квадранте / цилиндра. Если же абсолютная ско­ рость частицы в квадранте / не уменьшается до нуля, и частица переходит в квадрант II, то происходит отрыв ее от поверхности в момент, когда нормальная реакция N поверхности станет рав­

ной нулю.

Уравнение, определяющее положение частицы в момент на­ чала ее абсолютного движения в направлении, противоположном

при заданных значениях остальных можно находить методом последовательных приближений.

Рассмотрим теперь условия выпадения зерна из ячейки. Зерно в ячейке будет находиться в состоянии относительного покоя лишь в том случае, если все силы, действующие на него, и сила

Примем угол, составленный задней (по направлению движения) стенкой ячейки с поверхностью цилиндра, равным 90°, как это имеет место в штампованных ячейках (см. рис. 63).

Действующими на зерно силами будут; вес зерна mg, нор­ мальная реакция N' стенки ячейки и сила трения зерна о поверх­ ности ячейки F.

92

Условием равновесия этих сил и силы инерции от переносного движения будет равенство нулю сумм их проекций на подвижные оси координат, выбранные (рис. 65) с центром в точке А и направо ленные: ось х — по радиусу от центра, ось у — по касательной

к окружности цилиндра вниз:

maPR -|- F — mg sin (^а----у ^ = 0;

(138)

mg сos ^а — — N' = 0.

(139)

Из уравнения (138)

подъема цилиндром зерна, находящегося в ячейке, по достижении

93

После выпадения из ячейки при К < 1 зерно может оторваться

от поверхности, если условия отрыва наступили раньше достиже­ ния угла ав, или будет еще некоторое время находиться в кон­

такте с поверхностью, если условия отрыва в момент выпадения - еще не наступили.

Как уже было указано, четкость работы триера зависит от разности углов а в — аотр или а в — ас2. На рис. 66 изображены зависимости угла а от ср при различных К, построенные по урав­ нению (136) — кривые для зерна на поверхности при а = а с2 <

Рис. 66. Зависимости углов а от ср при различных К:

а— графики; 6 — углы: а сз, а в и а отр

<90°; по уравнению (137) — кривые для зерна на поверхности

при а = аотр > 90°; по уравнению (142) — кривые для зерна в ячейках при а = ав.

Из этих графиков, иллюстрирующих разделяющую способ­ ность триера, видно, что разрыв между углами выпадения, из ячеек ав и предельными углами скольжения а с2 и отрыва а отр от поверхности цилиндра частиц, находящихся на этой поверх­ ности (вне ячеек), обеспечивается при всех углах трения, даже при неблагоприятных сочетаниях углов трения по ячеистой по­ верхности и углов трения в ячейках. Так, например, при угле

между углами а в и а отр достигает 20°. Следовательно, зерно будет отрываться от поверхности одновременно с выпадением его из ячейки.

После выпадения из ячейки и отрыва от поверхности зерно продолжает движение, как тело, брошенное под углом к горизонту. Начальная абсолютная скорость свободного полета зерна равна скорости триерной поверхности и направлена по касательной к ней. Траекториейдвижени'я зерна будет парабола, уравнение которой в осях координат, направленных:. ось х горизонтально, ось у

94-

вертикально, с началом в точке отрыва А (рис. 67), имеет вид

кинематический режим триера. От значения К зависит также

рабочий процесс триера: при ТС> 1. он нарушается. Можно полагать, что производительность и качество работы триера также зависят от К и что существует некоторое оптимальное значение

этого показателя, определяющее максимальную производитель­ ность при заданном качестве работы машины.

На рис. 68 показаны полученные опытным путем зависимости эффективности работы овсюжного триера на/пшенице от ускорения триерной поверхности для различных диаметров цилиндра (0,4; 0,5 и 0,6 м) при удельной производительности 630 кг/(м2-ч) [12]. Зависимости показывают, что для данной производительности существует оптимальное значение ускорения и что увеличение или уменьшение этого ускорения резко снижает эффективность работы триера.

В триерах для семян зерновых культур значения К колеб­

лются в пределах 0,35—0,7.

Наклон оси цилиндра» В конструкциях современных зерно­ очистительных машин ось цилиндра триера располагают, как

95

правило, горизонтально. Наклонное положение цилиндра под углом до 1,5° к горизонтали имеют триеры только некоторых машин (ОС-4,5 А). При наклонном положении цилиндра несколько увеличивается скорость движения по нему зернового материала и, следовательно, производительность триера, однако качество работы его ухудшается [12]. Поэтому ось цилиндра триеров рас­ сматриваемых конструкций следует располагать горизонтально.

Расчет основных параметров цилиндрического триера» Основ­ ные расчетные параметры цилиндрического триера, определяющие его работоспособность, следующие: производительность, площадь ячеистой поверхности, размеры цилиндра (диаметр и длина), частота вращения, потребная мощность, а также профиль, размеры и другие параметры желоба.

Производительностью триера называется количество загру­

жаемого в него за единицу времени зернового материала при оптимальном кинематическом режиме и необходимом качестве работы. Качество работы триера оценивается чистотой зерна и количеством потерь его в отходах. Чистота зерна должна соот­ ветствовать стандарту на семена (99—97% в зависимости от класса), потери зерна в отходах не должны превышать некоторого пре­ дельного значения, принимаемого из опыта работы триеров равным 0,5% от загружаемого в триер в единицу времени ма­ териала.

Исследования показывают, что производительность триера (для принятых в практике отношений диаметра и длины цилиндра)

F — —

<7

Значения удельной производительности для разных культур приведены в табл. 11. Большие значения даны для малозасоренного материала.

Триеры с цилиндрами диаметром 400 мм можно проектировать производительностью 600—2000 кг/ч (в зависимости от длины цилиндра); диаметром 600 мм— производительностью 2000— 3500 кг/ч и диаметром 800 мм — производительностью до 6000 кг/ч.

Для машин производительностью выше 3500 кг/ч можно проектировать блоки из двух и более-параллельно работающих триеров с цилиндрами диаметром 600 и 800 мм.

96

По найденной площади F ячеистой поверхности и выбранному диаметру D цилиндра определяют его длину L = F/nD.

Определив площадь F цилиндра и йыбрав по табл. 12 его диаметр, находят длину L, которую округляют до стандартной.

Частоту вращения цилиндра п в об/мин определяют из выра­ жения для кинематического показателя К'-

Значение К выбирают в пределах 0,4— 0,7 для семян зерновых

культур и 0,3—0,4 для мелких семян: При К = 0,5

Потребную мощность для работы триера определяют в за­

висимости от производительности. По данным динамометрирования мощность двигателя для триера можно ориентировочно под­ считать по уравнению N = 2-10_4Q кВт, где Q в кг/ч.

Для определения установочной мощности нужно найденную мощность разделить на к. п. д. передачи тр

Значение к. п. д. л выбирают в зависимости от вида передачи в пределах 0,8—0,9.

Параметры желоба* От правильного выбора профиля желоба зависит четкость работы триера. Желоб должен улавливать все выпадающие из ячеек частицы. Это возможно, если переднюю (разделяющую) стенку желоба установить ниже наименьшего угла выпадения частиц из ячеек. При таком положении стенки

угол ее наклона к горизонтали должен быть больше угла трения попавших в желоб частиц, чтобы последние не выпадали из него обратно в цилиндр.

Это условие будет соблюдено, если радиус закругления дна желоба (рис. 69) будет удовлетворять выражению

передней стенки желоба, в градусах.

Из графиков на рис. 66 видно, что^при К = 0,6 наименьший

диаметром менее 600 мм. Зазоры меньше 5 мм делать не следует, так как при таком зазоре кромкой стенки желоба может дро­ биться зерно.

Диаметр шнека определяют из формулы производительности

ф— коэффициент скорости;

р— плотность транспортируемого материала (для пшеницы

р= 750 кг/м3).

98

Для овсюжных триеров производительность шнека следует принимать равной производительности триера Q' — Q; для ку­

кольных Q' ;=« 0 ,15Q.

Шаг шнека берут' равным его диаметру (S = D), а частоту

вращения — равной частоте вращения триерного цилиндра. Коэф­

Радиус закругления дна желоба, в котором помещается шнек, должен быть на 5—8 мм больше радиуса шнека. В данном при­ мере

г = ~ + (5 --8 ) = 80ч -83 мм.

Из двух значений радиуса закругления дна желоба, подсчи­