книги из ГПНТБ / Подготовительные процессы переработки масличных семян

ности укладки влияет также способ загрузки сосуда (емкости), коэффициент внешнего трения. При воздействии статических и динамических нагрузок на сосуд (емкость) находящаяся в нем масса семян уплотняется. Коэффициент плотности укладки сы­ пучего тела с шаровыми частицами колеблется в пределах 0,52— 0,74, семян сои — 0,57—0,63 [200], семян подсолнечника при сво­ бодном их засыпании в сосуд — 0,58—0,60 [128, 131]. ^

А. Т. Кузнецовым изучено влияние различных факторов на величину объемной массы семян высокомасличного подсолнеч­ ника. Объемная масса семян уменьшается с увеличением содер­ жания в них крупного и мелкого органического сора (рис. 3).

Влияние на величину объемной массы подсолнечника высоты их свободного падения при загрузке емкости выражается следу­ ющей эмпирической зависимостью:

где h — высота падения семян, м.

Гранулометрический состав семян без примесей оказывает незначительное влияние на величину их объемной массы. С ро­ стом влажности объемная масса семян уменьшается (рис. 4), что объясняется увеличением коэффициента внутреннего трения.

Зависимость объемной массы хлопчатника от их опушенности и высоты падения при загрузке в емкость приведена в табл. 4 [162].

Как видно из табл. 4, объемная масса семян снижается с уве­ личением опушенности и заметно увеличивается при увеличении высоты падения до 2,6 м.

В работе [162] приведены также данные по плотности семян, ядра и шелухи: плотность семян 1 колеблется в пределах 1050—

1 Имеется в виду так называемая кажущаяся плотность семян, т. е. удельная масса единицы объема с воздушной полосіъю между оболочкой и ядром.

12

1060 кг/мэ, ядра— 1040—1050; шелухи — 1350—1360 кг/м3. Ни­ же указана объемная масса масличного сырья р-азличных куль­ тур в воздушно-сухом состоянии [162, 222].

Рис. 4. Зависимость объемной массы семян высокомасличного под­ солнечника от влажности.

Коэффициент внутреннего трения (угол естественного отко­ са). Обычно внутреннее трение (подвижность частиц сыпучего тела) с достаточной для практики точностью характеризуют уг-1 лом естественного откоса, под которым понимается наибольший угол, который может образовывать свободная поверхность сыпу-

чего тела с горизонтальной плоскостью. Для идеально сыпучих

личивается соответственно от 27,5 до 32,0°.

Для семян хлопчатника с опушенностыо до 0,5% тангенс угла естественного откоса приблизительно равен -коэффициенту внут­ реннего трения, а для опушенных семян он выше коэффициента внутреннего трения. Изменение этих характеристик в зависимо­ сти от опушенности показано на рис. 6 [11].

Ниже приведены углы естественного откоса для масличного сырья различных культур [222, 255].

Коэффициент внешнего трения. В инженерных расчетах ма­ шин существенным является определение тангенциального уси­ лия, возникающего между двумя поверхностями, которые со­ прикасаются под действием сжимающей нагрузки. Характери­ стикой, оценивающей величину связи двух тел, находящихся под действием сжимающей нагрузки, является коэффициент тре­ ния, представляющий собой отношение тангенциального усилия или силы сопротивления трения к нормальной нагрузке N, сжи­ мающей поверхности. Коэффициент трения

(1 -3)

где Т — сила трения.

Угол, тангенс которого равен коэффициенту трения (tg<p=f), называется углом трения.

По кинематическим признакам различают силу трения сколь­ жения, при котором одна и та же поверхность данного тела по­ ступательно перемещается по поверхности другого. Его разно­ видностями являются трениё скольжения, характеризующееся тем, что точки, расположенные в плоскости касания двух тел, описывают концентрические окружности вокруг центра, лежаще­ го на оси вращения; трение качения, при котором тело переме­ щается по другому телу под действием момента сил, при этом его вектор совпадает с плоскостью касания, а в соприкосновение

14

входят последовательно расположенные друг за другом элемен­ ты поверхности.

Один вид трения может сочетаться с другим, например при скольжении по поверхности сыпучих масс имеет место в той или иной мере и качение частиц.

По величине перемещения и зависимости его от сдвигающего усилия различают: неполную силу трения покоя, соответствую­ щую очень малым, а частично обратимым перемещениям (пред­ варительным перемещениям), пропорциональным по величине приложенной силе; полную силу трения покоя, соответствующую предельной величине предварительного смещения, переходящего в относительное; силу трения движения, соответствующую очень большим необходимым относительным перемещениям, величина которых не зависит от приложенной силы.

По признаку состояния поверхностей трущихся тел и наличия смазки различают: сухое трение *, возникающее при отсутствии смазки и загрязнений между поверхностями, и жидкостное тре­ ние, при котором трущиеся поверхности полностью разделены слоем смазки. Между ними лежит ряд различных видов трения:

шением максимальной тангенциальной силы, затрачиваемой на преодоление связей, обусловленных касанием двух тел при выве­ дении их из состояния покоя, к нагрузке, сжимающей тела ка­ сания.

К о э ф ф и ц и е н т о м т р е н и я с к о л ь ж е н и я называется отношение тангенциальной силы, затрачиваемой на преодоление сопротивления относительному перемещению двух тел (за пре­ делами предварительного смещения), к нагрузке, сжимающей тела касания.

В практике обычно принято пользоваться законом Амонтона — Кулона [135], согласно которому отношение силы трения Т к нормальному давлению N для данной пары соприкасающих^ ся тел при данных физических условиях на поверхности сопри­ косновения есть величина постоянная. Однако закон Амонтона — Кулона применим лишь в ограниченной области изменения' давлений и скоростей и соблюдается весьма приближенно [62], поэтому коэффициент трения является лишь грубой количест­ венной характеристикой сил трения [134]. Кроме того, величина коэффициента трения существенно меняется при изменениях (ча-. сто с трудом поддающихся контролю) физических условий на по-

1 Различают также чистое трение, возникающее на поверхностях, осво-, божденных от адсорбированных пленок или химических соединений.

15

верхности соприкасающихся тел (возникновение пленок на поверхности, изменение температуры и т. п.). В связи с этим коэф­ фициенты трения часто являются также недостаточно определен­ ной количественной характеристикой сил трения. Указанной за-

кономерностью (f = — j пользуются, выбирая величину коэф­

фициента трения, которая чаще всего соответствует частным условиям трения, основываясь на опытных данных.

Исходя из исследований по трению сплошных пар, можно отметить влия­ ние на коэффициент трения скольже­ ния следующих основных факторов: состояния поверхности, давления, ско­

сравнительно мало работ. Заслужива­ ют внимания работы по внешнему тре­ нию зерна о сплошные поверхности [199,200].

В этих работах установлено, что коэффициент внешнего трения зерна зависит от плотности укладки частиц и влажности зерновой массы.

. Нашими исследованиями установ­ лено, что на коэффициент трения се­ мян высокомасличного подсолнечника наибольшее влияние оказывает состо­

яние поверхности испытуемой плоскости, а также состояние по­ верхности' семян. Продолжительность контакта заметно не ска­ зывается на коэффициенте трения семян по плоскости, что отли­ чает сыпучие материалы от сплошных тел. Видимо, это можно объяснить тем, что в трении сыпучих тел участвует как трение скольжения, так и трение качения.

Как видно из рис. 7,’коэффициент трения семян подсолнечни­ ка возрастает с увеличением влажности семян и их оболочки (лузги). В работе [192„] установлено, что коэффициент трения покоя опушенных хлопковых семян по различным поверхностям ксйдеблется от 0,40 '(сталь оцинкованная) до 1,14 (бетон), при' уделёңдм давлении 0,1—0,2 кгс/см2 (10—20 кПа) он возрастает, а затем^при увеличении до 0,5 кгс/см2 (50 кПа) заметно не из­ меняется.

Коэффициент (угол) трения хлопковых семян по жёсти и про-, резиненной ленте ощутимо возрастает с увеличением опушенно-

16

—* 1 ■*1 « »- »—**■«-* т«'--•--1* I ■ n--------

40 50 $5 60 6.510 7,58,0 8,59,090 W /0,5 // 7ft$ /2 t?,5 fJ І3 0 М

Tалщина Ширина длина

6

в

Рис. 8. Распределение линейных размеров семян за­ водской смеси подсолнечника (а), клещевины (б), хлопчатника Советского (в).

жена в процентах от числа штук семян; 2 — теоретические, вы­ численные по уравнению

ветствующих вертикальных и горизонтальных строк.. Например, коэффициент корреляции между толщиной семян и толщиной лузги равен 0,838.

Как видно из табл. 5, толщина семян наиболее тесно связана с большинством их физико-механических характеристик, в том числе и с абсолютной массой.

Связь линейных размеров с другими характеристиками иллю­ стрируется также рис. 10, на котором показано распределение скоростей витания агг-семян подсолнечника (1) и характеристики семян по абсолютной массе (3) и толщине (2).

Т а б л и ц а 5

Іс и /я — длина семянки и ядра; ас и а„ — соответственно ширина; Ьс и Ья—

20

ядром и оболочкой по длине семени больше, чем по толщине и ширине. Зазор по толщине и ширине семян очень мал у мелких

фракций.

О фракционном составе се­ мян можно судить также по интегральным кривым. На рис. 13 представлены интег-

на семян, 6 — толщина ядра.

ральные кривые распределения по толщине для исходной смеси ядра семян подсолнечника (4) и для трех фракций (1—3), по­ лученных из этой же смеси классификацией в воздушном по­ токе.

Наиболее полное представление о размерах семян в смеси можно получить из корреляционных таблиц, приведенных на рис. 14, 15, 16 [15].

21