ИННОВАЦИОННЫЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ХЛОПКА-СЫРЦА ОТ МЕЛКИХ СОРНЫХ ПРИМЕСЕЙ

АННОТАЦИЯ

В статье получена формула пути комка хлопка-сырца по пластинчатому колку барабана, при перемещении по сетчатой поверхности. Основной величиной является перемещение хлопка-сырца по сетчатой поверхности очистителя, так как, от неё зависит производительность машины, очистительный эффект и другие технологические показатели. На перемещение хлопка-сырца в машине влияет окружная скорость барабана, угол поворота пластины к поперечной оси барабана и ширина пластины, коэффициент трения комка хлопка-сырца о сетку и пластину, масса комка хлопка-сырца и радиус барабана.

ABSTRACT

The formula for the path of a lump of raw cotton along the lamellar splitter of the drum, when moving along the mesh surface, is obtained in the article. The main value is the movement of raw cotton on the mesh surface of the cleaner, since it affects the performance of the machine, the cleaning effect and other technological indicators. The movement of raw cotton in the machine is affected by the circumferential speed of the drum, the angle of rotation of the plate to the transverse axis of the drum and the width of the plate, the coefficient of friction of the lump of raw cotton against the mesh and plate, the mass of the lump of raw cotton and the radius of the drum.

Ключевые слова: очиститель хлопка-сырца, пластинчатый колок, перемещение, производительность машины, очистительный эффект, угол поворота пластины.

Keywords: raw cotton cleaner, lamellar peg, movement, machine performance, cleaning effect, plate rotation angle.

Введение

В хлопкоочистительной промышленности регламентированный процесс переработки хлопка [1] предусматривает, для формирования прямоточной технологии, питающие системы с очистителями мелкого сора, скомпонованные с модулями очистки от крупных сорных примесей, в единую технологическую линию, а также агрегаты по вышеуказанным назначениям, индивидуального принципа действия. Совершенствование техники и технологии процесса очистки хлопка от мелких сорных примесей в отечественной промышленности проводилось по двум направлениям: 1) теоретико-экспериментальные исследования; 2) опытно-конструкторские разработки модулей очистки и их компоновки в составе поточных линий. Существует обширный материал исследований в этом направлении, на основании которого сформированы основные принципы технологического процесса, его параметры, а также осуществлена конструкторская реализация результатов работы в промышленность. Очистители мелкого сора, как правило, формируются из ряда отдельных типовых модулей очистки, сопряженных последовательно друг с другом транзитным каналом, для прохода хлопкового потока по модулям очистителя, причем ориентация канала к горизонтальной плоскости может быть различной. Типовая секция очистителя мелкого сора состоит из транспортно-рыхлительного органа и охватывающей его, с зазором, сетчатой поверхности. Процесс очистки хлопка осуществляется путем ударно-встряхивающего воздействия гарнитуры рабочего органа на хлопок с последующим выводом сорных примесей через ячейки сетчатой поверхности.

Теоретические исследования в этом направлении охватывали вопросы транспортирования материала, контактные взаимодействия частиц хлопка с гарнитурой барабана, с последующей оптимизацией технологических параметров и поиска эффективного профиля сетчатой поверхности. Опытно-конструкторские разработки были направлены на проектирование модулей очистки и их компоновкам в составе поточных линий на хлопкозаводах. Значительное число работ и опыт эксплуатации в промышленности, создали предпосылки к разработке современного оборудования и технологии очистки применительно к прямоточно-попутному способу очистки. Однако, практика использования очистительного оборудования на хлопкозаводах, для переработки трудноочищаемых разновидностей хлопка, показала его низкую эффективность, что потребовало удлинения технологической цепочки очистки путем установки дополнительных очистительных модулей в технологическую линию. Это, в итоге, обусловило наращивание мощностей технологического оборудования в процессе, и как следствие, снижение качества продукта и рентабельности производства в целом.

Для линейно-поточной технологии переработки хлопка, принятой в промышленности, первостепенное значение приобретают вопросы управления технологическим процессом путем регулирования технологическими параметрами в модулях очистки, что делает ее надежной в эксплуатации и создает предпосылки для гибкого регулирования процессом в зависимости от исходного состояния продукта. В серийных поточных линиях (УХК) этот вопрос решается в очистительных модулях крупного сора, за счет исключения последних из процесса путем обводки хлопкового потока. В то время как в линиях очистки от мелких сорных примесей, транзитный проход материала сохранен из-за отсутствия элементов регулирования, что делает невозможным осуществление принципа гибкого регулирования на всех переходах линии очистки хлопка-сырца и повышения ее эффективности.

Так как транспортно-рыхлительный орган в рабочей зоне модуля очистки перемещает значительные массы воздуха, в процесс вовлекается воздушный поток, который имеет неравнозначный характер проявления на дуге очистки [2], и играет значительную роль в интенсификации процесса. Рациональное использование воздушного потока в рабочей зоне очистителя создаст предпосылки для повышения очистительного эффекта модуля в целом.

Проведенные ислледовния ученых США показывают [3-4], что по исследованию усовершенствования рабочих органов очистителя и их скорости вращения имеются и другие вопросы.

Известно, что процесс отделения сорных примесей из хлопка-сырца зависит от степени его разрыхленности. Процесс отделения сорных примесей происходит за счет ударно-встряхивщеюся действия колковых барабанов по сетчатой поверхности [5]. Колки, которые установлены на упругие основания, увеличвают степень разрыхленности хлопка-сырца, что приводит к эффективному отделению сорных примесей.

А также, О.ЖМуродовым [6], Р.Х.Росуловым [7] и другими исследователями [8] определены зазоры между пильчатыми барабанами и колосниковыми решетками экспериментальным путем на очистителе хлопка-сырца от сорных примесей.

Методы

С целью повышения очистительного эффекта очистителя хлопка-сырца от мелких сорных примесей, спроектирован экспериментальный стенд (рис.1). Стенд состоит из четырёх колковых барабанов, который барабаны заменили барабаном с расположенными в шахматном порядке пластины, плоскость которых повернута относительно поперечной оси барабана на определенный угол. Диаметр барабана приняли равным 400мм. Для перемещения хлопка-сырца с одной в другую сторону, пластины установлены под углом относительно поперечной оси барабана на определенный угол.

Рисунок 1. Общий вид очистителя хлопка-сырца от мелких сорных примесей с пластинчатыми колками

Испытания колково-планчатого барабана очистителя с пластинами при выбранных оптимальных параметрах рабочих органов, показали его преимущества по сравнению со очистителем по общему очистительному эффекту, так и по мелкому сору.

Однако, хотя пластины обеспечивают смещение хлопка в машины по волнообразному движению, они создают определенное сопротивление движению сырца, в результате повышается поврежденность семян (на 1,3- 1,6%) и зажгученность хлопка (на 3,1 %). При этом производительность колково-планчатого барабана очистителя с пластинами достигает не более 7,3 т/ч.

Для устранения указанных недостатков модели очистителя, колково-планчатый барабан заменили барабаном с расположенными в шахматном порядке пластинами, плоскость которых повернута относительно поперечной оси барабана на определенный угол (рис.2). Вид сверху колково-планчатого барабана приведен на рис.3.

Проведенные опыты показали, что установка работает надежно и устойчиво при производительности до 7 т/ч и угле 15°, образуемом плоскостью пластины и поперечной осьюбарабана. С увеличением угла поворота до 45° производительность очистителя снижается до 5,0 т/ч. Поэтому для исследований приняли диапазон угла поворота плоскостей пластины к поперечной оси барабана в пределах 15 ÷ 45° с интервалом 15°.

Рисунок 2. Колково-планчатый барабан, в котором пластины расположены в шахматном порядке

Рисунок 3 Вид сверху колково-планчатого барабана

Полученные результаты

Чтобы теоретически определить влияние угла наклона пластин, установленных на колковом барабане, составили дифференциальное уравнение, после решения которого вывели формулу скорости комка хлопка-сырца относительно пластины барабана.

)                                                       (1)

где 

                                                               (2)

где  F-миделовое сечение комки хлопка-сырца;

-коэффициент лобового сопротивления комка хлопка-сырца;

-плотность воздуха;

- угол, образованный плоскости пластины с поперечной осью барабана;

- угол между векторами относительной и абсолютной скорости комка хлопка-сырца;

и  –коэффициент трения комки соответственно о сетку и пластины;

 -  масса комка;

- скорость барабана;

 – радиус барабана;

угловая скорость барабана;

t –время движения комка и величина прохождения комка хлопка-сырца по платине.

)

Таким образом, мы получили формулу пути комка хлопка-сырца по пластине вращающегося колкового барабана, при перемещении хлопка-сырца по сетчатой поверхности. Но нас главным образом интересует величина перемещения хлопка-сырца по сетчатой поверхности вдоль очистителя, так как от этого зависят производительность машины, очистительный эффект и другие технологические показатели. Указанная величина определяется по формуле

                                      (4)

Обсуждение

Полученное уравнение показывает, что на перемещение хлопка-сырца вдоль машины влияет окружная скорость пластинчатого барабана, угол поворота пластины к поперечной оси барабана и ширина пластины, коэффициенты трения комка хлопка-сырца о сетку и пластину, масса комка сырца и радиус барабана.

Угол β между векторами абсолютной и относительной скорости при углах наклона пластины к поперечной оси барабана 15; 30; 45⁰.

Вывод

После подстановки значений всех показателей, входящих в формулу (3), получаем, что величина перемещения комка хлопка-сырца по пластине, при угле ее наклона к поперечной оси барабана 15; 30; 45° составляет соответственно 34,4; 56,0; 83,0; мм, а по решетке (при тех же углах наклона) — 28,2; 39,6; 49,1мм.

Список литературы:

1. Технологический регламент переработки хлопка-сырца. - Ташкент: Мехнат, 2017. – 110 с.
2. Rosulov R.X., Dierov X.G., Egamberdieva N. R., Baxadirov K.G. Effective design of cotton cleaner from fine litter. Scientific and technical journal of NamIET, 2021, №3, pp. 39-45.
3. W.E. GANDNER, V. BAKER. Gin to Handle Sheciffik Types of Cotton. Cotton Ginners «Hand Book», W. 1995.
4. Техника и технология производства хлопка-сырца и его первичная обработка в США (обзор). УзНИИНТИ, 1977, 207 с.
5. Р.Х.Росулов. Влияние жесткости крепления колков очистителя хлопка-сырца на очистительный эффект. Россия, г. Иваново, Журнал Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности, 2017, №1 (367), 119-122стр. С.55-57.
6. Murodov O.J. Development of an effective design and justification of the parameters of the separation and cleaning section of raw cotton / ICMSIT-II 2021 Journal of Physics: Conference Series 1889 (2021) 042012 IOP Publishing doi:10.1088/1742-6596/1889/4/042012. page-1889-1896
7. Rosulov Rk^1* and Saphoyev AA. To the Problems of Cleaning of Hard –grades Raw Cotton. Journal of textile &Engineering. 2015, 5-2.