Динамическая задача взаимодействия хлопка с обрабатывающими рабочими органами машин

АННОТАЦИЯ

Хлопок в процессе обработки находится в ударном взаимодействии с рабочими органами обрабатывающих машин. В статье обоснован теоретический способ исследования действия ударной силы на исходное качество обрабатываемого материала.

ABSTRACT

Cotton in the during processing is in shock interaction with working bodies of processing machines. In this article the theoretical way of research of action of shock force on initial quality of the processed material is proved.

Ключевые слова: хлопок, машина, удар, взаимодействие, скорость, исходное качество, очиститель, волокно, рабочая поверхность, эксперимент, теория.

Keywords: cotton, machine, hit, interaction, speed, original quality, cleaner, fiber, work surface, experiment, theory.

Одной из особенностей машин хлопковой промышленности является высокая скорость движения волокнистого сырья в процессе его обработки, достигающая 12–30 м/с, и неизбежность ударного взаимодействия частиц с рабочими органами (решетками, колышками, пилами) станков, внутренними стенками трубопроводов и др [1,2].

Предпринимаются попытки описать эти процессы, определить допустимые значения скоростей при условии сохранения природных свойств волокна и семян (1). Показано, что уже при скорости 10–12 м/с начинается интенсивное разрыхление хлопка, но, когда скорость достигнет 25 м/с и несколько выше в пневмотранспортных системах и очистителях, как правило, начинается повреждение волокна и семян, а очистка хлопка малоэффективна [3-4].

Исследование ударного взаимодействия хлопка с рабочей поверхностью органов хлопкоперерабатывающих машин.

Классическая теория удара, когда рассматривается не сам удар, а поведение материальных объектов до и после удара, изучается с помощью следующего основного уравнения:

,                                                           (1)

где V₁ – скорость до удара;

V₃ – скорость после удара;

F – сила удара;

t – время удара, значение порядка 0,000001–0,0001 с.

Очевидно, что при таких малых значениях величина ударной силы должна быть очень высокой, но до нашей работы не было точного измерения этой величины (2), при экспериментальном использовании трубчатых датчиков и высокочастотной аппаратуры было показано, что t_уд* составляет 0,0025–0,003 с, что значительно превышает приведенный выше показатель его максимального значения, изменяясь в пределах 20–130 сН, что хорошо согласуется с расчетами в (1). Тем не менее требуется либо скрупулезное измерение F, либо величина времени удара t_уд*.

Полезное применение классической теории удара состоит в том, что направление, нормальное к поверхности V₁, и отскок V₂ относительно поверхности можно хорошо изучить [5-6]. Коэффициент восстановления k при ударе можно определить по соотношению V₂ = kV₁ при очевидном k <1 .

Описание удара с помощью этой модели благодаря автомату получило широкое распространение. Теория удара тел с учетом упругих характеристик в процессе моделирования должна исследовать процесс не только до и после удара, но и внутри него, причем в соответствии с описанными выше выводами классической теории [7-8].

Для элементарного упругого тела, имеющего линейную характеристику жесткости с коэффициентом для точечной массы ударного тела m и слабую диссипацию энергии, процесс удара описывается функцией гармонической деформации X:

                                                                                  (2)

где:

V₀ – начальная скорость удара;

p – круговая частота описываемого гармонического движения:

.

Время удара t_yд определяется как половина периода колебаний T и с учетом p:

.                                                                                   (3)

Максимальная сила удара равна:

.                                                                              (4)

В противном случае нелинейно упругие тела, для которых сила и деформация связаны, при ударе ведут себя по сложному закону. Здесь время увеличения и уменьшения силы удара разное. Пик удара имеет точку перегиба в зоне падения – это означает, что частицы, улетающие от ударной поверхности, сохраняют остаточную деформацию скорости тела в начале удара и в конце даже при отсутствии потерь на трение. Мы используем эту модель ниже.

Волновая теория все чаще вторгается в задачу определения длинных одномерных TV-волокон, филаментов. Ее суть состоит в том, что деформации распространяются в теле не мгновенно, а с определенной скоростью, а волны имеют слабый и сильный разрыв. Скорость a зависит от линейной плотности пряжи ρ, а динамическое наложение упругих волн описывает поведение пряжи в определенных условиях (джин, ткацкий станок, парашют и т.д.). Рассмотрим задачу о косом ударе волокнистой частицы о поверхность рабочего органа хлопкоочистительной машины (рис. 1).

Мы делаем следующие признания:

а) скорость массы раскладывается на вертикальные V_пв и V_отв, горизонтальные V_пг и V_отг компоненты;

Рисунок 1. К задаче определения скорости n угла отскока частицы

б) считаем, что V_пг = V_отг = V_t*, то есть пренебрегаем скоростью в этом направлении;

в) мы считаем летучку (частицу) хлопка сферической массой m и а коэффициентом линейной жесткости C;

г) в летучке присутствует диссипация энергии с коэффициентом С*, линейно зависящим от скорости;

д) движение летучки в нормальном и касательном направлениях считается независимым.

Очевидно, что при t ≥ 0 полная скорость определяется как геометрическая сумма ее компонентов. Затем:

при

.

Движение частицы в момент удара описывается формулой:

.

Которая при  имеет решение ? = ???

                                                     (5)

Задание экспоненциально затухающей функции амплитуды с угловой частотой:

и период колебаний:

.

Константы в (5) находятся из начальных условий , а потом:

.                                                           (6)

Удар из (6) заканчивается:

                                                                         (7)

и показатель отказов:

 .                                                             (8)

Теперь по формуле (5) легко найти угол и угол. Всегда соблюдается условие: и этот факт следует учитывать при создании рабочих органов хлопковых машин. Следует особо отметить, что при ударе трение о поверхность (с коэффициентом c) приводит к вращению бита радиуса r за счет момента.

Предлагаемый анализ полезен при разработке сложных задач в проектировании машин обработки хлопка. Во время ударного воздействия при , особенно его обоснование, позволяет нам грамотно проектировать органы обработки хлопка и транспортеров, повышая эффективность очистки, особенно на современных производственных линиях.

Список литературы:

1. Ахмедходжаев Х.Т. Исследование транспортирования хлопка-сырца в металлополимерных трубопроводах и их влияние на качество волокна и семян : дис. … канд. техн. наук. – Ташкент, 1980.

2. Ахмедходжаев Х.Т., Каримов А.И., Обидов А.А. Исследование вибрационного перемещения хлопковых семян на виброкаретках параллельного основания // Проблемы текстиля. – 2003. – Вып. 4. – № 4. – С. 65–67.

3. Кадырходжаев С.К. Разработка сепаратора для хлопка-сырца с целью сохранения его качественных показателей и сокращения потерь волокна: дис. … канд. техн. наук. – Ташкент, 1986.

4. Sarimsakov O., Xusanov C., Muradov R. The Change in Air Pressure Along the Length of the Pipeline Installation for Pneumatic Conveying of Raw Cotton // J. Engineering and Technology. – 2016. – № 3 (5). – P. 89–92 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.aascit.org/journal/et.

5. Obidov A, Sultanov M, Mukhsinov I, Abdullaev S. The Theoretical Studies of the Cultivation of Three Cotton Seeds along the Plain. Engineering, Scientific Research Publishing 10 (08), 514-520

6. Обидов А.А., Султонов М.М. Исследование движения волокна в игольчатом барабане устройства разделения волокна. Universum: технические науки 5-1 (74), 2020.

7. Qurbonali Holikov, Avazbek Obidov, Khamid Akhmedhodjaev, Olimjon Sarimsakov. Investigation of the Properties of Fibrous Cotton Seeds, for Sorting on a Mesh Surface. Engineering, 10(09), 2018, 572-578.

8. Obidov A.A., Sultanov M.M. Investigation of working parts of fixed device designed to separate spinning fibers from fibrous waste that can be spun. Journal of Critical Reviews, 7(19), 2020, 5614-5623.