ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МНОГОГРАННОГО КОЛОСНИКА С СКРУЧЕННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ХЛОПКА-СЫРЦА

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты теоретических исследований ударного воздействия волокна семени на поверхность колосника в предлагаемом многогранном скрученном колоснике для очистки хлопка от крупных сорных примесей. По результатам решения задачи были определены их оптимальные значения на основе анализа графиков связи параметров системы.

ABSTRACT

The article presents the results of theoretical studies of the impact of the seed fiber on the surface of the grate in the proposed multifaceted twisted grate for cleaning cotton from large weeds. Based on the results of solving the problem, their optimal values were determined based on the analysis of the graphs of the connection of the system parameters.

Ключевые слова: хлопок, очиститель, сыпучие отходы, волокна семян, удар, колосник, многогранный, скрученный, скорость, вектор, проекция, коэффициент восстановления, угол отклонения, масса, отдача, эффект.

Keywords: cotton, cleaner, bulk waste, seed fibers, impact, grate, multifaceted, twisted, speed, vector, projection, recovery factor, deflection angle, mass, recoil, effect.

Введение

В очистителе хлопка рекомендуется ударный эффект скрученной поверхности многогранного колосника на волокнистое семя (рис.1) [1,2]. В теоретических исследованиях волокнистое семя рассматривают как материальную точку [3, 4]. Известно, что, исходя из теории Гаусса [5], составляющие силы удара формируются вдоль осей X, У, Z. Когда летучка хлопка-сырца (волокнистое семя) соприкасается с поверхностью колосника, из него выделяются сорные примеси. В этом случае величина движения [5, 6]:

                                          (1)

где   и   – волокнистые массы семян и отходов; , ,  – векторы скоростей отделяемых отходов до и после удара о волокнистую затравку; S ̅ – сила удара.

При этом сила импульса мощность по схеме на рис. 1.

                                                     (2)

Поэтому, значение полной импульсной мощности можно найти из следующего выражения:

                                                   (3)

где  , ,  – значения проекций импульсной мощности по осям X, Y, Z.

В теории удара, основанной на гипотезе Гаусса [7, 8], сила удара разделялась на нормальную и силовую составляющие, учитывалось трение скольжения при ударе. В этом случае рекомендуется определять силу трения путем умножения нормальной силы на коэффициент трения [9, 10]:

                                                            (4)

Рисунок 1. Схема ударного воздействия волокнистого семени с многогранными колосниками с скрученной поверхностью

Теоретическая часть

Теоретические исследования в основном сосредоточены на определении векторов скорости семени волокна и отделившихся от него сорных примесей после произведенного удара семени волокна о многогранную колосниковую поверхность.

На рис. 2 представлены векторные виды импульса ударной силы и его проекции на оси при ударе семени волокна о поверхность многогранного колосникового узла.

Рисунок 2. Векторные представления импульса ударной силы и его проекции на оси при соударении волокнистого семенного волокна с поверхностью многогранного колосникововго узла

Взяв проекции приведенного выше, выражения (1) на оси координат, образовались следующие выражения;

Для семян волокна (летучка хлопка):

                                  (5)

Для выдененного сорные примеси

                                  (6)

где  ,  – соответственно векторы скорости и углы, образованные их проекциями с соответствующими осями координат.

В качестве дополнительных ссылок были получены выражения для определения коэффициентов восстановления после удара [11]. Величина отрыва семени  волокна и сорные примеси от поверхности, то есть проекция связана с ударного импульса в вертикальном направлении:

                                                              (7)

С учетом полученного выражения (7), подставляя его в (5) и (6), образуем следующую формулу:

                                                                    (8)

где  – коэффициенты восстановления после удара для волокнистых семян и выделенных сорных примесей.

Согласно анализу, чем больше масса волокнистых семян и отходов, тем меньше коэффициенты извлечения.

Соответственно, с учетом выражения (8) об ударном воздействии семени волокна на криволинейную поверхность  колосника и заменив выражение (5), после ряда изменений образовалась следующая система:

                                  (9)

Также была создана следующая система для сорных примесей, отделенных от хлопка:

                               (10)

На основе полученных систем (9) и (10) были получены формулы для расчета углов отклонения скорости семян волокна и отделившегося от него сора после удара о колосниковую криволинейную поверхность:

для семян волокна

                                   (11)

                                (12)

Результат исследований

Численное решение задачи проводилось в диапазоне следующих значений параметров системы;

На основе решения задачи построены графики взаимосвязи параметров. В частности, на рис. 3 представлены графики зависимости угла падения скорости волокна семени и отделившихся от него отходов после удара о поверхность многогранной стороны колосника.

Согласно анализу, при α=10⁰ до 60⁰ скорость после удара семени волокна о многогранную колосниковую поверхность качения составляет θ=5⁰, f=0,25, а значения V₁ возрастают от 0,45 м/с до 2,2 м/с, соответственно значения V₁ увеличиваются с 0,82 м/с до 3,0 м/с при f=0,15. В этом случае увеличение коэффициента трения значительно снижает V₁ и V₂. Аналогично значения V₂ нелинейно увеличиваются от 2,8 м/с до 5,9 м/с, когда скорость выделенных сорных примесей составляет от 2,3 м/с до 4,3 м/с, а f=0,15. Поэтому рекомендуется следить за тем, чтобы влажность хлопкового сырья не превышала 8,5 % и f≤(0,15÷0,2) в зоне очистки хлопкового сырья от крупных сорных примесей. Следует отметить, что при θ=10⁰ при f=0,25 значения V₁ увеличиваются с 0,48 м/с до 2,3 м/с, при f=0,15 значения V₁ увеличиваются с 0,71 м/с. до 3 , возрастает до 1 м/с. Соответственно значения V₂ увеличиваются с 1,9 м/с до 4,6 м/с нелинейным образом. Основная причина этого заключается в том, что с увеличением вращения колосников вокруг своей оси, после удара семян волокна о поверхность качения, увеличивается составляющая ее скорости вдоль оси «У», а величина V₁ не становится высокой. Этот закон справедлив и для скорости V₂ отходов, отделяемых от хлопка. В частности, при значениях θ, установленных равными 15⁰, она не превышает 4,05 м/с даже при максимальных значениях α (рис. 3.в, графики 3.4). Следует отметить, что увеличение θ уменьшает V₁ и V₂. В этом случае замедляется движение частиц хлопка, их больше в зоне очистки, что вызывает повышение эффективности очистки. Поэтому рекомендуемые значения а = (40⁰ ÷ 45⁰); θ = (12⁰ ÷ 15⁰); f=≤ (0,15÷0,2).

а)

б)

в)

1,2 – V₁=f (α), 3,4 – V₂=f (α)

1,3 – f = 0,25 2,4 – f=0,15

а – θ =5⁰, б - θ =10⁰, в - θ =15⁰,

Рисунок 3. Графики зависимости скоростей  волокнистого семени и отделяемых от него сорных примесей после удара о поверхность многогранной стороны колосника от угла удара

Анализ графиков показывает, что при увеличении значений f до 0,4 значения g увеличиваются до 14,20, а значения γ₁ увеличиваются до 39,40. Следует отметить, что отклонение волокнистого семени на необходимый угол после удара вызывает увеличение угла удара по следующему колоснику. Поэтому рекомендуемые значения; γ≤ (12⁰ ÷ 20⁰);      γ₁ ≤ (30⁰ ÷ 35⁰).

Выводы

Рекомендованы формулы для определения скорости волокнистого семени и отделившихся от него сорных примесей после удара и углов их отклонения, основанные на теоретических исследованиях влияния волокнистого семени на удар многогранной скрученной колосниковой поверхности. Определены оптимальные значения параметров.

Список литературы:

1. Бердимуродов У.Т., Джураев А., Росулов Р.Х., Холмирзаев Ж.З., Хурсандова Ф. Разработка эффективной конструкции хлопкоочистительного агрегата, и методика расчета общей зоны мелкой очистки. ФерПИ, Научно- технический журнал, Том 5, №6, 2021, 245-249с.
2. Мирошниченко Г.И. Основы проектирование машин первичной обработки хлопка. М., Машиностроение, 1972, 486 с.
3. Джураев А., Росулов Р.Х., Бердимуродов У.Т., Холмирзаев Ж.З. Очиститель волокнистого материала. Заявка на полезную модель №20210179. от 08.04.2021 г.
4. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. М. Машиностроение, 1976, 320 с.
5. Тимошенко. С.П., Янг Д.Х., Унвер У. Колебания в инженерном деле. М. Машиностроение, 1976, 320 с.
6. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. 12-изд. «Высшая школа», М., 2005, с.439.
7. Р.Х.Росулов. Обоснование и выбор параметров пильно-колосниковой системы очистителя хлопка-сырца от крупного сора. Дисс...канд.тех.наук. Ташкент, ТИТЛП, 2008, 112 стр.
8. A.Djuraev, S.Sayitkulov, O.Rajabov, B.Bozorov, N.Komilov. Research on improving the working bodies of the machine for clearing cotton from waste. EPRA International Journal of Research and Development (IJRD). Volume: 6. Issue 3/March 2021.
9. A. Djuraev, R. Rosulov, J. Kholmirzaev, H. Diyorov, U. Berdimurodov. Development of effective construction and justification of parameters of the cleaner of fibrous material. E3S Web of Conferences 304, 03031 (2021).
10. 6. R.X. Rosulov, A. Juraev, D.V.Norbaeva. Study of air flows in the Cross-Wine Zone RH. ACADEMICIA: An International Multidisciplinary Research Journal. Tom 8, №8, str. 33-39.
11. 7. R.X. Rosulov, A. Juraev, D.V.Norbaeva. Influence of the grate bar radiation on the time of interaction with flying parts in the cleaner of the cotton from the large litter. Textile Journal of Uzbekistan. 2019, Tom 3. №1. Str.35-39.
12. 8. Rosulov R., Saphoyev A. To the Problems of Clearing of Hard-grades Raw Cotton. Journal of Textile Science @Engineering, 2015.
13. Diyorov X.G. Rosulov R. X. Theoretical determination of the gridъs positioning in the grids line. Scientific and technical journal of NamIET, 2021, №6, pp. 201-205.
14. Rosulov R.X., Diyorov 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.