Теоретическое обоснование некоторых параметров поточной линии для сепарации сырого льновороха

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ ДЛЯ СЕПАРАЦИИ СЫРОГО ЛЬНОВОРОХА

А.Ф. ЕРУГИН доктор технических наук Д.Ю. ЛАЧУГА, инженер ВНИПТИМЛ

Один из самых трудоёмких и энергоёмких процессов в механизации льноводства — сушка и переработка льняного вороха. Сложность его заключается, во-первых, в чрезвычайно большом объёме перевозки сырого вороха на значительное расстояние от поля до сушильного комплекса, во-вторых, в трудности сушки и, в-третьих, в переработке высушенного вороха специальными машинами. Все эти операции требуют значительных затрат электроэнергии и жидкого топлива. В последние годы стоимость энергоносителей значительно возросла в результате чего получение посевного материала становится невыгодным.

Для повышения рентабельности производства семян льна необходимо снизить расход топлива и электроэнергии в процессе сушки. Один из путей выхода из сложившейся ситуации — удаление путанины, доля которой иногда доходит до 40%, из сырого вороха перед загрузкой в сушильную камеру. Во ВНИПТИМЛ совместно с ОАО «Тверьсельмаш» и М1АУ им. В.П. Горячкина разработано оборудование (рис.1) для выполнения этой операции, включающее дозатор 7, решетно-гребенчатый отделитель коробочек 2 и роторный сепаратор 3 с аксиальной подачей исходного материала.

Рис. 1. Схема оборудования для сепарации льновороха: 1—дозатор; 2 — решетно-гребечатый отделитель коробочек; 3—роторный сепаратор; 4— цепочно-транспортный транспортер; 5 — бункер; б —уплотнительный барабан; 7—гребенчатый транспортер; 8— стол; 9— ограничители вороха; 10 — барабан; 11 — конический шнек; 12 — крыльчатка; 13 — ленточные транспортеры.

Дозатор выполнен в виде цепочно-планчатого транспортёра 4и установленного над ним бункера 5для вороха, на выходе которого шарнирно на опоре закреплён уплотнительный барабан 6 с зубьями.

Решетно-гребенчатый отделитель коробочек представляет собой гребенчатый транспортёр 7, гребёнки

32 ----------------------------------------------

которого перемещаются наклонно к горизонту по столу 8 с решетной поверхностью. Над ними установлены один за другим три зубчатых ограничителя 9.

Роторный сепаратор выполнен в виде барабана 10 с навитыми на его цилиндрической поверхности бичами. Со стороны загрузки вороха к барабану прикреплён конический шнек 11, а на выходе путанины из рабочей зоны установлена крыльчатка 12.

Технологический процесс отделения путанины заключается в следующем. Исходный материал поступает от льнокомбайнов в бункер дозатора и перемещается в сторону решетно-гребенчатого отделителя коробочек, зубья гребёнок которого отрывают и доставляют ворох к роторному сепаратору. Для предотвращения отделения больших порций, материал постоянно сверху незначительно уплотняется барабаном.

Во время передвижения вороха по решетной поверхности отделителя свободные коробочки и семена просыпаются сквозь отверстия и падают на скатный лист. Путанина с неоторванными коробочками направляется в бункер сепаратора, а затем коническим шнеком в рабочую зону между ротором и прутковой декой. Многократно подвергаясь ударному воздействию бичей, стебельная масса освобождается от коробочек и далее выбрасывается крыльчаткой наружу. Оторванные семенные коробочки и свободные семена, пройдя сквозь деку, попадают на ленточные транспортёры 13 и направляются в сушильную камеру.

Для эффективной работы оборудования необходимо соответствие производительности всех рабочих органов поточной линии.

Производительность дозатора определяется, исходя из конструктивных и кинематических параметров. Если толщина слоя вороха в дозаторе ширина Ь^, то при скорости перемещения материала V она составит

0=ЬИУу = ти1ЬНуп, 4

я я я1 я я я' ' ’

где у— масса единицы объёма вороха; —диаметр

ведущего вальца; — частота вращения ведущего вала.

Производительность решетно-гребенчатого отделителя коробочек равна

е.=Ч^.

где Адо - порция вороха, отрываемая одной гребёнкой; Ко = с/а - число гребёнок, проходящих в единицу времени; с=п(1по—расстояние, пройденное гребёнкой в единицу времени; а — расстояние между гребёнками.

При этом, учитывая содержание путанины в ворохе, имеем:

ЛЯо = 1/2ЬИоШ+£)

где Ьо — ширина гребёнок; — высота слоя мелкой фракции вороха, перемещаемого гребёнкой; 1о — основание порции вороха перемещаемой гребёнкой; £—коэффициент учитывающий дополнительное количество вороха, в виде путанины, которое цепляется за зубья гребёнок (£=0,1).

— Достижения науки и техники АПК, №4-2006

Воспользовавшись выражениями (2) и (3), найдем, что производительность решетно-гребенчатого отделителя коробочек составит

й,=**А'-ХнЧ Не;.

Она должна (уьіть равна производительности дозатора, то есть

*М2"*Л0+г) = <ГМ",-

Эго уравнение дает возможность найти взаимосвязь между их различными параметрами. Например, высота слоя вороха в дозаторе будет выражается зависимостью

к=-

2^чЬчпч

Для устойчивой работы оборудования при выделении путанины из сырого вороха необходимо, чтобы производительность дозатора и решетно-гребенчатого отделителя были равны пропускной способности роторного сепаратора, которая определяется выражением 0с=^иьїПг

где ^ — площадь поперечного сечения рабочего пространства между ротором и поверхностью деки (площадь кольца); иь — скорость перемещения вороха в осевом направлении; г\} — коэффициент заполнения рабочего пространства.

Согласно рис.2

72

5, =^

4 р

где с1 - диаметр деки по внутренней поверхности; с1 — диаметр ротора.

К™%п(а + |3),

вІП Р

где К—скорость коробочки относительно бича; а — угол между нормалью к бичу и направлением его окружной скорости; р — угол между нормалью к бичу и направлением полёта отскочившей коробочки.

Таккаккоэффи-Рис.2. Схема взаимодействия бича и ЦИЄНТ восстанонле-коробочки.

р=ап

Учитывая(б), (7) и (8) имеем и віпа

и

ц л / /й> |_7 ( ‘ ( 1 \ 1 / (і 1;ъ () —1 ( ?

і м1— / ^

и/ чг

а=|ул3 ^2-лрУ

эт

К

ния К=і%а/^Р, то

а + агсі£

Первая часть этого выражения должна соответствовать производительности дозатора и решетно-гре-бенчатого отделителя свободных коробочек, то есть

п (.г . г\ ибіпа

— УТ] -і V* — и )------------г--7—-\ї,3,,,І '

4 зіп\аг^^а / А-)] ^

біп) а + 1 =

= т^„Ьякяуп =

2 а

или, проведя сокращения на pg

Щ2 - Лр%таг\ъ . ( (га

----1=--+ агсія ——

4зіп[а/г^(^а / АГ)] V, К

=<*№„пщ = Ь°Н°1^оПо 0+Е )

Так как пропускная способность роторного сепаратора - определяющий фактор, то оптимальные величины параметров дозатора и решетно-гребенча-того отделителя свободных коробочек надо определять в увязке с ее величиной.

Например, высота слоя вороха в дозаторе должна удовлетворять выражению

и (сі2 -¿^БІпагіз

" Л Ьп 45Іп[агс^(^а / К)]8Ш|

а + агсЩ

Если принять 17= 20,9 м/с, с! = 0,43 м, = 0,40 м, а = 15°; /^ = 0,05; = 0,15 м; Ьц = 1 м; = ((,025 с1; К

— 0,1, то высота слоя вороха подаваемого дозатором должна быть равна 0,48 м. При меньшей толщине сепаратор будет недогружен, а при большей он не обеспечит надёжности выполнения техниологичес-кого процесса из-за перегрузки.

Исследуя полученную теоретическую зависимость при изменении угла а навивки бичей ротора от 7 до 60° мы определили, что его увеличение до 45° позволяет наращивать толщину слоя вороха в дозаторе (рис. 3). Однако в случае превышения этого значения наблюдается противоположная картина.

Достижения науки и техники АПК, №4-2006

Рис.З. Зависимость толщины А слоя вороха в дозаторе от угла а навивки бичей ротора и от скорости V перемещения вороха.

Выявлено так же, что с повышением скорости перемещения вороха дозатором толщина подаваемого слоя А падает по гиперболической кривой. Исходя из практического опыта, было замечено, что чрезмерное увеличение скорости подачи и уменьшение при этом толщины слоя вороха менее 200 мм, повышает неравномерность загрузки сепаратора и снижает качество выполнения технологического процесса, поэтому величина этого показателя должна быть не менее указанного значения.

-------------------------------------------------- зз