ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА УДАРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛЕТУЧКИ ХЛОПКА-СЫРЦА С МНОГОГРАННЫМ КОЛОСНИКОМ ОЧИСТИТЕЛЯ

АННОТАЦИЯ

Анализируя колосниковую решетку очистителя хлопка, предложены колосники с многогранными конструкциями, которые ликвидируют монотонность процесса, позволяющие  значительному выделению сорных примесей из хлопка-сырца, составлена динамическая модель удара летучки о неподвижный многогранный колосник.

ABSTRACT

Analyzing the grate of a cotton cleaner, grates with multifaceted designs are proposed, which eliminate the monotony of the process, allowing a significant release of trash impurities from raw cotton, a dynamic model of the impact of a fly on a fixed multifaceted grate is compiled.

Ключевые слова: колосниковая решетка, динамическая модель, многогранный колосник, крупный сор, хлопок-сырец, очиститель.

Keywords: grate, dynamic model, multifaceted grate, large litter, raw cotton, cleaner.

Введение. На современном этапе развития техники и технологии, ставятся важнейшие задачи, которые связаны с требованиями международными стандартами, что в свою очередь требуется от исследователей и проектировщиков решения множества научных и технических проблем. Новая техника и технология должна обеспечить не только высокую производительность, чего невозможно достичь без высокой скорости рабочих органов, сокращения времени технологического процесса, но и быть малогабаритными, иметь низкую материалоемкость, применяемая в конструкциях. Также, безусловно, для этих машин, является основным требованием обеспечения высоких качественных показателей выпускаемой продукции [4,5]. К этим машинам относятся и очистительные машины. Основным направлением совершенствования и создания новых очистительные машин, их рабочих органов и механизмов, является расширение технологических возможностей при сохранении высокой производительности очистительного эффекта. При разработке новых очистительных машин, их элементов целесообразно является сохранить природные и физико-механических свойства хлопка-сырца, а также технологические факторы. Кроме того, требуется создание более простых рабочих органов и механизмов привода хлопкоочистительных машин, обеспечивающих необходимые технологические процессы. Сложность конструкций отдельных рабочих органов и механизмов привода приводит к возникновению больших сил инерции при высоких скоростных режимах движения. [6,7].

Результаты исследований. Для развития техники и технологии первичной обработки хлопка необходимо решать вопросы связанные со снижением производственных затрат на переработку сырья, повышения качества продукции и конкурентоспособности на мировом рынке. Выполнение таких задач возможно с использованием достижений современной науки и техники, способствующие росту производственных сил, совершенствования структуры производства и его эффективности [1].

Создание высокоэффективных хлопкоперерабатывающих машин, обеспечивающих сохранение природных качеств хлопка требует совершенствования технологии и оборудования первичной обработки хлопка. В последнее десятилетие в хлопкоочистительной промышленности наметилась тенденция сокращения числа технологического очистительного оборудования и наращивания мощностей очистителей хлопка-сырца, включающего модули очистки хлопка – сырца от крупных и мелких сорных примесей. Это является объективным показателем недостаточной эффективности существующего оборудования, увеличение числа которого в линии очистки ухудшает физико-механические показатели сырья и приводит к повреждению волокна и семян.

К настоящему времени в достаточной степени хорошо изучены многие вопросы технологии очистки в модулях очистителей хлопка – сырца, но вместе с тем для создания эффективной технологии очистки необходимо изыскивать резервы в конструкции машины для интенсификации процесса c учетом физико-механических свойств волокнистого материала при условии сохранения его природных качеств.

В очистителях хлопка-сырца от крупных сорных примесей очистка происходит за счет ударно - встряхивающего воздействия колосников. Причем, основные конструкционные параметры очистителей, так как шаг расстановки колосников, расстояние между колосниками и пильчатым барабаном, скорость движения пильчатого барабана значительно влияют на выходные технологические параметры, как очистительный эффект оборудования, уход летучек вместе с сорными примесями, дробление семян, появление свободного волокна и др. Также, при определении приведенного момента инерции барабана учитывается, что его центр масс совпадает с неподвижной осью вращения. [3].

В очистителях мелкого и крупного сора процесс очистки осуществляется за счет ударного взаимодействия частиц хлопка-сырца с элементами модуля очистки, в результате чего сорные примеси теряют связь с волокнистой массой и выводятся из рабочей зоны очистки через зазоры колосниковой поверхности.

Особенно значима роль ударных взаимодействий в модулях очистки от крупных сорных примесей, где частица хлопка-сырца одной координатой (волокнистой частью) закреплена на гарнитуре пильчатого барабана, транспортирующего материал, а основная масса частицы, вследствие действия центробежных сил, отбрасывается от периферии барабана и в зоне колосниковой решетки взаимодействует с поверхностями многогранными колосников. В результате ударных процессов, из-за различных жесткостных характеристик волокнистого материала, сора и колосника, сорные примеси отделяются от материала и уходят через межколосниковые зазоры в отходы.

Таким образом, предыдущие исследования обозначили проблему, заключающуюся в исследовании кинетики послеударного движения частицы хлопка-сырца в межколосниковом зазоре с учетом ее взаимодействия с рабочими органами очистителя. При этом следует отметить, что физико-механические свойства хлопка-сырца оказывают существенное влияние на формирование траектории и параметров послеударного движения частицы хлопка-сырца, до встречи со следующим колосником. Известно значительное число теоретических моделей, описывающих ударные процессы в зоне очистки, не позволяющих провести объективную оценку кинетики послеударного движения частицы материала и, как следствие, определения оптимальных координат установки последующего колосника из-за недостаточной информации о некоторых физико-механических параметрах хлопка-сырца в зоне очистки.

В настоящее время на хлопкоочистительном заводе очистительный эффект существующих очистительных машин крупного сора является низким, с целью повышения очистительного эффекта предлагаемая нами новая конструкция колосниковой решетки волокнистого материала состоит из многогранных различных колосников и они установлены в определенной последовательности от количества граней колосников. [2]

Для рассмотрения этой задачи, процесс очистки в модуле крупного сора условно представим в виде следующих этапов:

1) Ударное взаимодействие летучки хлопка-сырца на поверхность чередующего многогранного колосника;

2) Движение летучки хлопка-сырца до касания на поверхность чередующего многогранного колосника;

3) Движение летучки от поверхности пильчатого барабана и до встречи с чередующим многогранным колосником.

Далее рассмотрим последовательно этапы движения частицы хлопка - сырца в зоне колосников с учетом основных физико-механических свойств материала. При этом с увеличением количества граней колосника уменьшается импульсная сила удара хлопка по граням колосников, а с уменьшением количество граней колосников, наоборот, увеличивается сила удара.

Такое взаимодействие хлопка с многогранным (различного количество) колосником из хлопка-сырца выделяются сорные примеси различной массы и с различной глубины нахождения в хлопке. Это обеспечивает импульсные удары хлопка по граням колосников, с различным углом расположения, что приводит к выделению различных примесей из хлопка сырца.

Упрощенная динамическая модель удара летучки о неподвижный ℅многогранный колосник представлена на рис.1, где летучка массой m движется с начальной скоростью V₀ к неподвижному многогранному колоснику. Из-за малости перемещения летучки в зоне удара кривизной траектории пренебрегаем.

Согласно уравнении  [8].

Составим дифференциальное уравнение движения летучки по многогранным колосником [3]:

                                                  (1)

где  m - масса летучки хлопка-сырца; С - коэффициент вязкого трения;

k-коэффициент жесткости пучка волокон, связывающего сорную частицу и летучку.

Рисунок 1. Динамическая модель удара летучки о неподвижный многогранный колосник

Разделив уравнение (1) на m и введя обозначения

                                                  (2)

получим

                                                  (3)

Решение уравнения (3) имеет вид

                                     (4)

где  - круговая частота затухающих колебаний.

С₁ и С₂ - постоянные, определяемые из начальных условий.

Дифференцируя уравнение (4), получим

  (5) подставив в уравнение (4) и (5) начальные условия

находим значения С₁ и С₂

                                                       (6)

Подставив (6) в (4), получим

                                                        (7)

Динамическая модель, указанная на рис.1, существует всего полпериода колебаний, после чего летучка отходит от поверхности многогранного колосника. В момент отрыва летучки выполняется условие х=0

Тогда уравнение (7) имеет вид 

                                                                  (8)

Решение уравнения (8) имеет вид   где η = 0,1,2,3...целые числа.

Решение p₁ t = 0 соответствует началу, а p₁ t = p концу ударного процесса. Остальные решения физического смысла для данной модели не имеют, так как после окончания удара, модель, указанная на рис. 1 перестает существовать. Откуда следует, что время удара равно

                                            (9)

Как видно из уравнения (9) время удара зависит только от физико-механических свойств хлопка-сырца, что соответствует ранее полученным результатам экспериментальных исследований ударного процесса [9].

Дифференцируя уравнение (7) и подставляя в него значение t из (9) определим значение скорости в конце ударного взаимодействия

                           (10)

Значение этой скорости будет начальной на следующем этапе.

Таким образом, величина скорости при отскоке зависит от коэффициента вязкого трения (C=2nm) и коэффициента жесткости пучка волокон (), которые в свою очередь зависят от влажности, сорта, разновидности хлопка-сырца и т.д..

Выводы: На основании проведенных экспериментов рекомендуется устанавливать чередующие многогранные колосники. Составлена динамическая модель удара летучки о неподвижный многогранный колосник. При применении многогранных колосников можно уменьшить повреждаемость волокна и семян, а также коэффициент трении.

Список литературы:

1. O.Murodov «Rerfektion of Designs and Rationale of Parameters of Plastic Koloski Cleaning Cleaners» International -Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE) ISSN:2278-3075, Volume-8 Issue-12,October 2019
2. Нуруллаева Х.Т. «Модернизированная конструкция колосников очистителей хлопка от крупного сора. Статья.UNIVERSUM Технические науки, Москва,-2021, -с. 3135 https://7universum.com/pdf/tech/5(86)/ 5(86).pdf 3. Исламова Г.Х., Нуруллаева Х.Т., НематовА.К.,Сидровпа И.А.
3. «Динамический модель подъемного механизма» Молодежь и системная модернизация страны, сборник научных статей 4-й Международной научной конференции студентов и молодых ученых. Курск, 21-22 мая 2019 года  С.259-261
4. Ахмедов К.И.., Мирзакабилов Н.Х.,Нуруллаева Х.Т. «Применение одного типа сингулярного уравнения для решения задачи о движении текстильного продукта с вязкоупругими характеристиками» Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации. Сборник научных трудов XII-ой международной научно-практической конференции. Курск, 19-20 мая 2015 года с.132-135
5. Ortikov O., Boltaboyev K., Azimov O. DISTANCE LEARNING SYSTEM AT THE UNIVERSITY //Конференции. – 2021.
6. Ortiqov O. A., Raximxodjayev S. S. QUALITY ASSESSMENT OF CLOTHES FABRICS //Scientific-technical journal. – 2018. – Т. 22. – №. 1. – С. 37-42.
7. Oybek O. Designing clothing fabrics with defined porous //European science review. – 2017. – №. 3-4.
8. Ахмедов К.И., Нуруллаева Х.Т., Якубов И.Д. «Определение длины пластических зон и разрывной нагрузки упругой нити в другой среде».
9. Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении. Сборник научных статей 2-й международной научно-практической конференции . Курск, 16-17 февраля 2017 года  С.132-135