Влияние параметров рабочих органов механизма очистки на процесс удаления семян из отверстий решет

УДК 630* :65.011.54

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МЕХАНИЗМА ОЧИСТКИ НА ПРОЦЕСС УДАЛЕНИЯ СЕМЯН ИЗ ОТВЕРСТИЙ РЕШЕТ В.В. Ткачёв, А. А. Языкова

ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

Приведены теоретические исследования процесса удаления забившихся семян из отверстий плоских решет семяочистительных машин. Установлено, что для эффективного удаления семян из отверстий решет следует использовать для изготовления щеток материал с большими значениями модуля упругости, а также увеличивать диаметр щетины щетки при уменьшении ее длины.

Ключевые слова: семяочистительная машина, плоские решета, отверстие, семена, щетка.

Семяочистительные машины, оснащенные плоскими качающимися решетами, используют для очистки и сортирования на размерные фракции семян лесных культур.

Основным недостатком таких машин является то, что в процессе их работы происходит забиваемость отверстий решет семенами и их примесями. В результате этого падает эффективность сортирования, снижается производительность процесса, а вследствие долговременного нахождения семян в отверстиях решет наблюдается повреждение дорогостоящего посевного материала.

Решить указанную проблему можно путем удаления застрявших частиц из отверстий решет механизмом очистки. Однако, ввиду особых свойств семян лесных культур, в частности, хвойных пород, применение традиционно используемых механизмов очистки сельскохозяйственного назначения не позволяет добиться желаемого результата. Вследствие этого, проблема очистки отверстий решет от забившихся в них лесных семян долгое время оставалась нерешенной.

На основании исследований по сортированию семян хвойных пород на плоских качающихся решетах разработана новая конструкция механизма очистки отверстий. Рабочими органами механизма являются активные цилиндрические щетки, совершающие под решетами возвратнопоступательное движение, а также вращательное движение вокруг своих осей [1].

Рассмотрим процесс воздействия рабочих органов механизма очистки на забившуюся в отверстии решета частицу. При этом частицу семени будем аппроксимировать шаром с равномерно распределенной по объёму массой (рис. 1).

Очевидно, что для эффективной работы механизма очистки необходимо, чтобы выполнялось требование:

1„ Ф+Ь)

где 1щ - длина щетины щетки, м;

Ьр - толщина решета, м;

Н - высота размещения щетины под нижней кромкой решета, м.

Рис. 1. Схема воздействия щетки механизма очистки на забившуюся в отверстии решета

частицу

цы о кромки отверстия, Н;

/ст - коэффициент трения покоя; с - коэффициент пропорциональности;

Атах - предельная деформация частицы, м.

Для частиц имеющих шарообразную форму величина предельной деформации частицы может быть определена [2]:

А тах = ^ Г ^ } ,

Ър

где хтах - наибольшее перемещение частицы в вертикальной плоскости, м; ё - диаметр сортируемой частицы, м; Ъотв - ширина отверстия решета, м.

Будем считать, что частица выталкивается из отверстия, если:

F >

упр V ч о закл п V /

где Fynp - упругая сила со стороны щётки, Н;

F3aKJi - сила заклинивания частицы в

отверстии, Н;

тч - масса частицы, кг;

g - ускорение силы тяжести, g=9,81

м/с2.

При сортировании частиц на решетах с прямоугольными отверстиями предположим, что:

F = 2  F = 2  f  c D ,

закл тр J ст max ’ \ /

где Fmp - статическая сила трения части-

Следовательно:

р = 2- { -с-х •~Ъотв^

закл У ст тах т • \ /

Ъ

Упругую силу, развиваемую щетиной, установим на основании зависимости между прогибом и силой для консольно-заделанной балки. При этом величина предельной деформации щетины при ее контакте с забившейся в отверстии решета частицей может быть определена [3]:

р /3

е _ Упр щ

Поскольку поперечное сечение щетины круг, диаметром ёщ, то:

рёЩ * = щ

64

Значит:

3-р- Е-ё4 д

р ______ щ тах

упр

64-13

3-Е^„

Следовательно, окончательное выражение для усредненной упругой силы, действующей на частицу:

где 1щ - длина щетины, м;

Е - модуль упругости первого рода для материала щетин, Н/м2;

т ^ 4

7х - осевой момент инерции, м . Отсюда найдем упругую силу, развиваемую одной щетиной:

— Е-ёЩ ё

гу Щ

р =-^--------------------

64-/3

и..

упр

3-Е-Зх дт

и

где пщ - число щетин, одновременно контактирующих с застрявшей частицей.

Выражение (2) с учетом констант примет вид:

Е ёЩ-ё-пщ > 13,7-/Щ >

тч- £ + 2-!ст -с-хт

ё - Ъ

Анализ полученных выражений показывает, что для эффективного удаления семян из отверстий решет следует использовать для изготовления щеток материал с большими значениями модуля упругости, а также повышать жесткость рабочего органа путем увеличения диаметра щетины щетки при уменьшении ее длины. Кроме того, для повышения числа щетин, одновременно контактирующих с частицей, следует увеличивать площадь их заделки.

Библиографический список

УДК 630*232.211

1. Пат. 34407 РФ, МПК7 В 07 В 1/50, 1/52. Механизм очистки плоских решёт / В. С. Быков, В. В. Ткачёв; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. №2003123318/20; заявл. 28.07.2003; опубл. 10.12.2003, Бюл. №34. 3 с.

2. Ткачёв В. В. Очистка решет в сортировальных машинах. Воронеж: ВГЛТА, 2010. 78 с. Деп. в ВИНИТИ 12.01.2010, №3-В2010.

3. Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов: учеб. / М. : Высшая школа, 1969. 774 с.

Ъ