ОЧИСТКА ХЛОПКА-СЫРЦА ВИБРAЦИОННЫМ СПОСОБОМ

АННОТАЦИЯ

В статье предложена расчетная модель для описания движения сетчатой поверхности очистительных машин с вибрационным приводом. А также получено уравнение движения сетчатой поверхности, совершающей возвратно-поступательное движение. Как видно из полученных данных, характерной чертой математического описания является наличие обобщенной силы потенциальных сил и обобщенной силы от действия сил сопротивления.

ABSTRACT

The article proposes a computational model for describing the movement of the mesh surface of cleaning machines with a vibration drive. And also, the equation of motion of a mesh surface that performs a reciprocating motion is obtained. As can be seen from the data obtained, a characteristic feature of the mathematical description is the presence of a generalized force of potential forces and a generalized force from the action of resistance forces.

Ключевые слова: колково-планчатый барабан, сетка, регулярность, удаление сорных примесей, вибрация, очистка хлопка-сырца от сорных примесей, очищающее действие, возвратно-поступательная сетчатая поверхность, сорный шнек, шатун, эксцентриситет.

Keywords: peg-slat drum, mesh, regularity, removal of weeds, vibration, cleaning of raw cotton from weeds, cleaning action, reciprocating mesh surface, weed auger, connecting rod, eccentricity.

Введение. Известно, что практика применения методов вибрация для интенсификации различных технологических процессов во многих отраслях промышленности (очистка зерна, семени подсолнуха и т.д.) не нова, но в отрасли хлопкоочистки сложилось не совсем верное мнение о низкой эффективности вибрaционных процессов при выделения сорных примесей из волокнистого материала. Авторами изучены новые конструкции и технология вращающего четырехбарабанного очистителя хлопка от мелкого сора [6].

Результаты исследований. Д.А. Усманов изучил взаимодействие колково-планчатого барабана с сеткой поверхности и выявил закономерность процесса сороудаления по зонам сетчатой поверхности. Взаимодействие колково-планчатого барабана с сеткой по зонам сетчатой поверхности исследовалось с углом обхвата его сеткой α = 110° и α = 270° [7].

В статье Э.Э. Гаибназарова и др. проведены анализ динамической модели взаимодействия сорных примесей и теоретическое изучение перемещения сора в хлопке-сырце при его очистке от сорных примесей [1].

В статье Е.В. Тадаева смоделирован процесс очистки от мелких сорных примесей слоя хлопка-сырца, движущегося по наклонной плоскости сетчатой поверхности [5].

В работе [2] приведено описание основных типов машин первичной обработки хлопка-сырца, в частности очистителей от мелкого сора, подробно описана методика инженерных расчетов рабочих элементов.

Автором в своих исследованиях определено влияние жесткости крепления колков очистителя хлопка-сырца на очистительный эффект [3].

Автором предложен колок колкового барабана, который прикреплен на упругое основание [4].

Значительные теоретические и экспериментальные исследования процессов взаимодействия частицы хлопка с различными профилями колосников проведены в работе О. Муродова [8].

В работе рассмотрен ударный процесс взаимодействия летучки хлопка-сырца с колосниками в рабочей зоне модуля очистки [9], где экспериментальным путем исследованы и получены параметры удара при взаимодействии летучки с поверхностью колосника. Эта работа позволила подойти к разработке новых эффективных профилей колосниковых решеток.

Одним из переспективных нетрадиционных способов очистки хлопка-сырца является использование вибрaционного метода. Способ известен достаточно давно, но именно сейчас получает развитие.

Основной проблемой, которую необходимо решать при разработке очистки хлопка-сырца от сорных примесей, является сохранение его природных свойств. Для увеличения очистительного эффекта очистителя хлопка мы предлагаем конструкцию с виброприводом. Цель данного устройства – за счет возвратно-поступательного движения сетчатой поверхности увеличить очистительный эффект очистителя.

На рис. 1 приведены очиститель хлопка марки 1ХК, который состоит из питателя 1, колкового барабана 2, сетчатой поверхности 3 и сорного шнека 4.

На рис. 2 приведен поперечный разрез устройства для возвратно-поступательного движения сетчатой поверхности. Устройство состоит из шкива 1, корпуса подшипника 2, эксцентрика 3, плеча шатуна 4, большого кольца шатуна 5, подшипника 6, кронштейна 7, втулки 8, 9, оси 10. Устройство получает движение от электродвигателя (на рисунке не приведен).

Устройство для возвратно-поступательного движения сетчатой поверхности работает следующем образом: шкив 1 получает движение от электродвигателя, за счет вращение эксцентрика 3 сетчатая поверхность получает возвратно-поступательное движение. На рис. 3 приведены силы, действующие на летучке хлопка-сырца при вибрационном способе очистки.

Рисунок 1. Очиститель хлопка марки 1ХК: 1 – питатель; 2 – колковый барабан; 3 – сетчатая поверхность; 4 – сорный шнек

Рисунок 2. Поперечный разрез устройства

Рисунок 3. Силы, действующие на летучке хлопка-сырца

Внешние силы, действующие на летучку хлопка-сырца, следующие: mg – ускорение свободного падения массы летучки хлопка-сырца; N – центробежная сила; m – масса летучки хлопка-сырца; φ – угол между колками.

Коэффициенты пропорциональности по отношению к перемещению и скорости внешних сил, действующих на частицы хлопка, обозначаем соответственно через m и η и называем их коэффициентами однородности и вязкости.

Пусть продольное движение начинается с дуги S = S₀, рассчитанной в момент времени t = 0. Согласно этим предположениям, круговое движение летучки хлопка-сырца по дуге S = Rφ между двумя колками выражается следующим уравнением:

, (1)

где  t – время; m – масса летучки хлопка-сырца; R – длина колка; ω – скорость вращения колкового барабана; f – коэффициент трения между поверхностью сетки и летучками хлопка-сырца;  – центробежная сила, начальные условия задаются при t = 0:  интегрируется при .

Запишем уравнение (1) относительно перемещения летучки хлопка-сырца относительно колков :

, (2)

откуда

, (3)

где   , ,  введем обозначения, затем преобразуем уравнение (3) в линейное уравнение:

    (4)

где  ; . 

Запишем общее решение уравнения (4):

определяется в виде и расчитывается следующим  

  ,

A₁, B₁ определяются из начальных условий постоянных значений.

 , , рассмотрим ситуации .

Тогда для A₁ и B₁ решаем следующие уравнения:

Определив характер движения летучки хлопка-сырца, можно будет рассчитать эффективность отделения от нее примесей на основе данной модели. По закону уменьшения массы хлопка:

,                                                       (5)

где  λ – коэффициент, определяемый на основе опыта. Проинтегрируем это уравнение:

Рисунок 4. Коэффициент эффективности δ (%) представляет собой коэффициент эксперимента λ, а коэффициент жесткости  – график изменения во времени при различных значениях 1 –; 2 –10; 3 – 15

,                                   (6)

где   – начальная масса летучки хлопка-сырца.

Уравнение для коэффициента полезного действия при очистке хлопка-сырца от мелких сорных примесей:

,                               (7)

где

На рис. 4 представлен график изменения времени при  между входом и работой в зоне очистки летучки хлопка-сырца в момент времени t = 0 при единичном коэффициенте m Н/м коэффициента полезного действия  отличается, где S=R∙φ определено в части, где расположена дуга сетки и заданы ее параметры: ω = 25 c^–1; R = 0,15 м; f = 0,2; m = 25×10^–4 кг.

Выводы. При анализе графиков было отмечено, что эффективность очистки увеличивается с уменьшением коэффициента жесткости  по параметрам, создаваемым вибрацией поверхности сетки.

Список литeрaтуры:

1. Анализ динамической модели взаимодействия сорных примесей, теоретическое изучение перемещения сора в хлопке-сырце при очистке от сорных примесей / Э.Э. Гаибназаров [и др.] // Universum. – 2018. – № 10 (55). – С. 31–37.
2. Первичная обработка хлопка-сырца / под общ. ред. Э.З. Зикриёева. – Taшкент : Mehnat, 1999. – 400 с.
3. Росулов Р.X. Влияние жесткости крепления колков очистителя хлопка-сырца на очистительный эффект // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. – Иваново, 2017. – № 1 (367). – С. 119–122.
4. Рыхлительный барабан очистителя волокнистого материала // Патент. № FAP 01318, 30.08.2018. Бюлл. № 8 / Росулов Р.X.
5. Тaдаева Е.В. Очистка волокнистой массы хлопка-сырца от сорных примесей // Universum. – 2019. – № 3 (60). – С. 11–14.
6. Тaдaeвa Е.В., Xaмрaкулoв A.К., Бeгмaтoв Д.К. Рaзрaбoткa нoвoй кoнструкции и тexнoлoгия врaщaющeгo чeтырexбaрaбaннoгo oчиститeля xлoпкa oт мeлкoгo сoрa // Нaукa. Мысль: элeктрoнный пeриoдичeский журнaл. Нaучный журнaл. – Вoлжский, 2016. – № 4. – С. 156–159.
7. Усмaнoв Д.A. Исслeдoвaниe эффeктивнoсти oчисткa xлoпкa-сырцa oт мeлкиx сoрныx примeсeй: Aвтoрeф. дис. ... кaнд. тexн. нaук.
8. Murodov O. Perfection of designs and rationale of parameters of plastic Koloski cleaning cleaners // International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. – 2019. – № 8 (12). – P. 2640–2646.
9. Theoretical study of the influence of the length of the spike on the cleaning effect of the fine litter cleaner / R. Rosulov, A. Djuraev, H. Diyorov, U. Berdimurodov // E3S Web of Conferences. – 2021. – 304. – 03038.