ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ДРОБИЛКИ-ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ

АННОТАЦИЯ

В статье определены оптимальные параметры рабочих органов дробилки-измельчителя из условия получения однородного измельчаемого продукта с небольшим количеством мелких и крупных частиц, при ступенчатом измельчении зерна.

ABSTRACT

In the article the optimal parameters of the working parts of the crusher-grinder device are determined on the condition of obtaining the same crushed product with a granulometric composition, which does not contain a large number and very small grains in the stepwise grinding of grains.

Ключевые слова: животноводства, корм, измельчение, дробилка, диаметр отверстия, фракция измельченного продукта, повышение, снижение, зерно, измельчитель, характеристики помола, гранулометрический состав, качество продукта. ротационная дробилка.

Keywords: livestock-breeding, forage, grinding, crusher, diameter of hole, fraction of ground production, increasing, decreasing, grain, grinder, grinding characteristics, granulometric composition, quality of product rotary crusher.

Измельчение початков разрезанием ножа дробилки-измельчения.

В процессе работы дробилки-измельчителя початки, поступающие из бункера сначала должны измельчаться до определенного размера с помощью измельчающих ножей.

При этом рассматрываем взаимодействие ножа и поступающих початков с допущениями о том, что початок в сторону ножа поступает с определенной высоты с равномерной скоростью и первый нож незамедлительно срезает початок и он двигается вниз и до соприкосновения со вторым ножом початок не изменяет свое первоначальное положение [1-4].

При этом, частота вращения ротора обеспечивающая, требуемую длину резки l_м определяется выражением

                                                              (1)

где h_m – высота поступления початков, м.

Если учесть, что g=9,8 м/с², h_m=0,15 м, по выражению (1) для обеспечения разрезания початков длиной не более l_м=20 мм, частота вращения ротора с установленным измельчающим ножом должна быть более 2571,9 мин^-1.

Определение пропускной способностью дробилки-измельчителя

Пропускную способность дробилки-измельчителя можно определить [5-8] по следующему выражению

,                                                           (2)

где – удельная пропускная способность дробилки-измельчителя, кг/с·м²; D_м – диаметр рабочей камеры дробилки-измельчителя, м;

H_м – высота рабочей камеры дробилки-измельчителя, м.

Удельная пропускная способность существующих подобных зернодробилок определяется при скорости молотка или ножа V_п=45-55 м/с и составляет .

Учитывая допускаемую скорость измельчающих ножей определяем диаметр ротора

 .                                                                (3)

Если принять, что V_п=45 м/с, n_p=2600 мин^-1, тогда диаметр ротора будет D_p=0,33 м.

Исходя из диаметра ротора диаметр камеры измельчения

 ,                                            (4)

где  – зазор между ножом и стенкой камеры измельчения, м.

По ранее проведенным исследованиям зазор между ножом и стенкой камеры измельчения, по мере возможности, должен быть минимальнам. Если зазор между ножом и стенкой камеры измельчения принимаем =5 мм, тогда диаметр камеры измельчения будет D_м=0,38 м.

Соответственно диаметру камеры измельчения и площади решетчатой поверхности высота камеры будет

,                                (5)

Если учесть, что число отверстий на стенке камеры измельчения, необходимое для пропуска одновременно всех разрезанных кусков одного початка, будет N_т=140 шт, а их диаметр =20 мм, допускаемый размер перемычки между отверстиями =5 мм, диаметр камеры измельчения D_м=0,33-0,38 м, тогда высота камеры должна быть H_м=0,2 – 0,23 м.

Дробление зерна и определение скорости молотка. Для дробления зерна напряжение, подаваемое им за счет удара молотков должно быть больше их предела прочности, т.е. [6, 8]

                            ,                                                          (6)

где - напряжение, возникающее на зерне при ударе, Н/м²; - предел прочности измельчаемого продукта, Н/м².

Исходя из этого условия скорость молотка необходимая для дробления зерна будет

                                      (7)

где Р_май – сила сопротивления зерна дроблению, Н; l_д – размер зерна, м; F_б – площадь воздействия молотка на зерно, м²; k – коэффициент восстановления зерна; m_д – масса зерна, кг; М_б – масса молотка, кг; Е – модуль эластичности зерна, Н/м²; S_c – площадь поперечного сечения зерна, м²; V_б1 – скорость молотка до удара, м/с.

По полученному выражению (7) построен график изменения окружной скорости молоткового ротора в зависимости от силы сопротивления зерна дроблению кукурузы, пшеницы и ячменя (рис.1)[3].

Из графика видно, что при наибольшей силе сопротивления зерен дроблению в пределах 180-200 Н, для их интенсивного дробления окружная скорость молоткового ротора должна быть в пределах 45 - 50 м/с.

Рисунок 1. Зависимость окружной скорости молоткового ротора от силы сопротивления зерен дроблению

Исследование движения зерна внутри камеры дробления при воздействии молотка

За счет большой окружной скорости ротора частица, измельченного зерна, захваченная молотком, после поворачивания ротора на определенный угол, начинает двигаться от центра к торцу и перемещается по поверхности молотка. При этом на частицу действует центробежная сила F_м, сила тяжести G, сила сопротивления воздуха F_ҳ, сила Кориолиса F_к, сила нормальной реакции N и сила трения F_ишқ (рис.2) [2, 8-9].

Если кусок зерна принять как частицу и сила тяжести G будет действовать только на движение зерна по вертикальной оси, тогда можно составлить движение частицы под действием молотка по его поверхности по следующему выражению

,                                                     (8)

где - ускорение частицы при ее перемещении по молотку, м/с².

Если подставить значение сил в это выражение и провести некоторые преобразования, тогда получим следующие выражение

,         (9)

Рисунок 2. Силы, действующие на измельчаемое зерно

где  – угловая скорость частицы, с^-1;   – радиус ротора, м;   – длина молотка ротора, м;  – ускорение свободного падения, м/с²; – коэффициент трения; – коэффициент парусности, 1/с; – скорость воздуха, м/с; – скорость перемещения частицы по молотку, м/с; – время движения, с.

Решая это уравнение, получим выражение, опысывающее перемещение частиц зерна по поверхности молотка

             (10)

С помощью этого уравнения можно определить скорость движения частиц зерна при воздействие молотка

                             (11)

Анализ выражений (10) и (11) показывает, что движение частиц зерна по молоткам больше зависит от радиуса и скорости ротора.

Список литература:

1. Аstanakulov K.D., Kurbanov N.M. Researches on development grain grinder-crusher for small farmers. European science review. Austria, 2018. No. 9-10 (6). pp 156-158.
2. Аstanakulov К., Fozilov G., Kurbanov N., Abdurazzokova М. Adashev B. Indicators of operation of the top grinding chamber of grinder crusher for steps grinding of grain // Journal Of Critical Reviews. Vol 7, Issue 13, 2020. Pp. 1012-1014.
3. Қурбанов Н. Дон майдалагич-эзгич майдалаш камераси ишини тажрибавий тадқиқ этишдаражасини механик-математик чизиқли тузилишидаги моделини ишлаб чиқиш // НамМТИ илмий-техника журнали. – Наманган, 2019. – №4. – Б. 86-88.
4. Astanakulov K. D. et al. Determination of working indicators of New Holland TS-5060 combine for soy bean harvesting //IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – IOP Publishing, 2021. – Т. 839. – №. 5. – С. 052048.
5. Astanakulov K. D., Khatamov B. A. Development harvesting method and machines the corn for grain in condition of Uzbekistan //International Journal of Advanced Research in Science, Engineering end Technology. – 2019. – Т. 6. – №. 1. – С. 7999-8001.
6. Хатамов Б. А. Обоснование параметров початкоотрывочных вальцев кукурузоуборочной машины //Ирригация и мелиорация N. – 2018. – Т. 4. – С. 66-69.
7. Astanakulov K. D., Fozilov G. G., Khatamov B. A. Development harvesting method and machines of grain in condition of Uzbekistan //Bulletin of the agrarian science of Uzbekistan N. – 2018. – Т. 3. – С. 116-121.
8. Астанакулов К. Д., Хатамов Б. А. Теоретическое и экспериментальное определение скорости движения кукурузоуборочной машины //Вестник Туринского политехнического университета в городе Ташкенте N. – 2018. – Т. 3. – С. 81-83.
9. Астанакулов К. Д., Хатамов Б. А. Совершенствование технологии уборки кукурузы на зерно в поливном земледелии. “Сельскохозяйственные машины и технологии” №2, 2013.