ОБОСНОВАНИЕ ВЫСОТЫ КОЛКОВ БАРАБАНОВ ОЧИСТИТЕЛЯ ХЛОПКА ОТ МЕЛКОГО СОРА

АННОТАЦИЯ

На основе изучения закона движения хлопка на поверхности колка построены графические зависимости изменения длины колка от изменения массы хлопка. Обоснованы длины колков барабанов соответствующих зон очистки хлопка от мелкого сора. Получено уравнение движения летучки хлопка по дуге очистки. Анализ полученных зависимостей показал, что с увеличением массы частицей хлопка колками барабана приводит к уменьшению значений перемещений h(x) по колку барабана по нелинейной закономерности. Разработана новая эффективная конструктивная схема очистителя хлопка. На основе теоретических исследований обоснованы значения длины колков очистителя с учетом степени рахрыхленности хлопка и частоты вращения барабанов.

ABSTRACT

Based on the study of the law of movement of raw cotton on the surface of the splitter, graphical dependences of the change in the length of the splitter on the change in the mass of cotton are constructed. Substantiation of the length of the drum heads of the corresponding areas for cleaning cotton from fine litter. An equation for the movement of cotton flakes along the cleaning arc has been obtained. Analysis of the obtained dependencies showed that with an increase in the mass of a cotton particle, the drum pegs lead to a decrease in the values ​​of displacement h(x) along the drum pegs according to a nonlinear pattern. A new effective design scheme for a cotton gin has been developed. Based on theoretical studies, the length values ​​of the purifier pegs are substantiated, taking into account the degree of cotton loosening and the rotation speed of the drums.

Ключевые слова: районированные сорта, хлопок, скорость вращения, цилиндрическая обачейка, частота, амплитуда, очистительный эффект, рыхлительный барабан, прутковый барабан, колок, сетчатая поверхность, зоны движения.

Keywords: zoned varieties, raw cotton, rotation speed, cylindrical shell, frequency, amplitude, purifying effect, loosening drum, bar drum, peg, mesh surface, squirrel.

Введение. В настоящее время в хлопкоочистительной промышленности для очистки хлопка применяются основные технологические машины, такие как, 1ХК для очистки хлопка от мелких сорных примесей, а также комбинированный агрегат для очистки хлопка УХК, в котором осуществляется как очистка от мелких, так и крупных сорных примесей [1].

Из анализа проведенных исследований в Соединенных Штатах Америки и других стран, выращивающих хлопок [2] видно, что зарубежные исследователи изучали вопросы совершенствования конструкций очистителей, их рабочих органов, скорости вращения рабочих органов и так далее.

А также для очистки хлопка применяется очиститель, содержащий цилиндрическую обечайку с планками и закрепленными на них колками, установленными продольными рядами [3]. Для повышения очистительного эффекта разработаны некоторые конструктивные решения [4]. Например, автором [5] разработан колковый барабан с упругими элементами. За счет колебательного движения колка, происходит дополнительное встряхивание хлопка, очистительный эффект увеличивается за счет колебания колков с определенной частотой и амплитудой.  Вместе, с этим, определено влияние жесткости крепления колков очистителя хлопка на очистительный эффект [6].

Проведенные исследования Р.В.Корабельниковым и Х.И.Иброгимовым [7] установлено, что для уменьшения поврежденности семян и спутывания волокон во время очистки, колковые очистители надо устанавливать в начале технологического процесса. В существующих очистителях хлопка от мелких сорных примесей конструкция колковых барабанов состоит из восьми одинаковых барабанов, который, диаметр колковых барабанов состоит 400мм, длина колков 50мм, диаметр 12мм.

Эффективная конструктивная схема очистителя хлопка от мелкого сора. Предлагаемая  конструкция очистителя имеет барабаны с рыхлительными элементами разной высоты, установлены группами по несколько одинаковых барабанов подряд, причем первые по хлопку группы последовательно состыкованы друг с другом по мере уменьшения высоты рыхлительных элементов над валом или обечайкой, а в последней по ходу хлопка группе применены рыхлительные барабаны, выполненные в виде беличьих колес по ходу движения хлопка скорость вращения рыхлительных барабанов в группе увеличивается на 5% [8-10].

Конструкция очистителя приведена рис. 1,а, где показан общий вид очистителя хлопка, на рис. 1,б - сечение по А-А, на рис. 1,в - сечение по Б-Б.

Очиститель хлопка (рис.1,а) состоит из питателя 1,  пруткового барабана 2, колкового барабан серийного типа 3, двух барабанов (рис.1,б разрез А-А, в разрез Б-Б) 4 и 5 с колками высотой l и шнека для вывода сорных примесей 6 (рис.1,а). Высота колка серийного колкового барабана составляет 50 мм, а в предлагаемой конструкции (рис.1, разрез Б-Б) 25 мм, диаметр колка 8 мм.

Очиститель работает следующим образом. При вращении рыхлительного барабана колки взаимодействуют с хлопком, захватывают и протаскивают их по сетчатой поверхности. При этом на колки действуют силы сопротивления движению от хлопка. Барабаны с рыхлительными элементами высотой l установлены над сетчатыми поверхностями. За счет уменьшения высоты рыхлительных элементов над валом или обечайкой, а в последней по ходу хлопка группе применены рыхлительные барабаны, выполненные в виде беличьих колес по ходу движение хлопка, скорость вращения рыхлительных барабанов в группе увеличивается на 5%.

Обоснование высота колков барабанов очистителя хлопка от мелкого сора. В процессы работы очистителя в зависимости от разрыхленности хлопка в каждом барабане выбираются определенная высота колков. На рис.2 представлена расчетная схема движения летучки хлопка по колку барабана. Согласно расчетной схемы сожно отметить, что на летучку действуют следующие силы;   - cила веса; -тробежная сила; F_тр- сила трения летучки о поверхности колка; N-сила реакции; F_k-  Кариолисовая сила;  –сопротивления воздушного потока. Уравнение движения летучки хлопка по дуге очистки имеет вид [8]:

                        (1)

Согласно расчетной схемы составим уравнения движения учытивая метод Даламбера [9]:

Учитывая, что движение летучки по оси У не будет, у=0,  и учитывая   имеем из уравнение (1) получим;

                   (2)

Поставляя (2) в (1)  имеем;

          (3)

где, f-коэффициент трения летучки о поверхности колка; m-масса летучки; k-коэффициент сопротивления воздушного потока; α-угол между вектором силы веса и осью Х; ω-угловая скорость барабана; R-радиус барабана; V_в-скорость воздушноо потока.

а)

1-питатель; 2-прутковый барабан; 3-серийный колковый барабан; 4-,5-предлагаемые колковые барабаны.

А-А                                                 Б-Б

б)                                                                                  в)

Рисунок 1. Очиститель хлопка от мелких сорных примесей

1-барабан; 2-колок; 3-летучка хлопка.

Рисунок 2. Расчетная схема движения летучки хлопка по колку барабана

Решения согласно методики приведенной в работе [6] получим в виде:

     (4)

Анализ общего решения (4) показывает с истечением времени первые две члены уравнение стремиться к нулю. Поэтому решение движения летучки хлопка по колку осуществляется (4) только по третьему члену. Численное решение  провели с учетом следующих значение параметров:

m=(0.22÷0.26)*10^-3 кг; ω=(4,2÷4,8) 10^-1 с; R=(0.16÷0.2) м; g=9.81 м/с²; f=0,25÷0,35;   e=2,72 V_в=(0,35÷0,75)*10 м/с; к=0,8÷0,93.

Численным решением были построены графические зависимости изменения перемешения летучки хлопка по колку барабана в зависимости от массы летучки. Анализ зависимостей по рис. 3 показывает, что с увеличением массы частицей хлопка колками барабана приводит к уменьшению значений перемещений h(x) по колку барабана по нелинейной закономерности. Так при ω=35с^-1 с увеличением массы хлопка от 0,22 г до 0,51г значений перемещений хлопка по колку уменьшается от 0,41*10^-1 м до 0,27*10^-1 м по нелинейной закономерностью (см. рис.3, график 1). Так, при увеличением частоты вращения колкового барабана до 50с^-1 , значения перемешений частиц хлопка по колку барабана снижается от 0,72*10^-1 м до 0,424*10^-1 м по нелинейной закономерности. Видно, что с увеличением массы хлопка затрудняется его движение по колку. При увеличение частоты вращения колкового барабана за счет инерционной силы увеличивается значения h. Согласно результатов экспериментальных данных [6], в зоне первого колкового барабана масса хлопка находится в пределах (0,55÷0,85)*10^-3 кг, а в зоне четвертого колкового барабана массы хлопка находится в пределах (0,22÷0,45)*10^-3 кг. Поэтому при частоте колкового барабана (40÷45) с^-1 высота колков первого барабана должен выбираться h≥0.7*10^-1 м, высота колков второго барабана в пределах h=(0.5÷0,7)*10^-1 м, третьего барабана h=(0.40÷0,45)*10^-1 м, а четвертого выходного барабана h=(0.25÷0,35)*10^-1 м. При этом обеспечивается максимальнқй эффект очистки хлопка по мелкому сору про минимальной поврежденности волокон и семян хлопка.

Рисунок 3. Зависимости изменения значений перемешений частиц хлопка по колку барабана от изменения его массы и частота вращения барабана

Вывод. Разработана новая эффективная конструктивная схема очистителя хлопка. На основе теоретических исследований обоснованы значения длины колков очистителя с учетом степени рахрыхленности хлопка и частоты вращения барабанов.

Список литературы:

1. Первичная обработка хлопка-сырца. Учебное пособие. Под общей редакцией Э.З. Зикреева. Ташкент, «Мехнат», 1999, С.84-86.
2. Code of Federal Regulations (CFR). 2010. Method 201A—Determination of PM10and PM2.5emissions from stationary sources (Constant sampling rate procedure). 40 CFR 51, Appendix M. Available at http://www.epa.gov/ttn/emc/promgate/m-201a. pdf (verified 19 Aug. 2013).
3. Мирошниченко Г.И. Основы проектирование машин первичной обработки хлопка. М.: Машиностроение, 1972, с. 135.
4. Х.С.Усманов, А.Е.Лугачев, Р.А.Гуляев FAP 01396 Хлопкоочистительный агрегат. – 2019, Бюлл., -№7.
5. Р.Х.Росулов. Рыхлительный барабан очистителя волокнистого материала. №FAP 01318, 30.08.2018г., Бюлл.,  №8.
6. 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.
7. Р.В.Корабельников, Х.И. Иброгимов. Комплексный показатель воздействия очистителя хлопка на хлопок-сырец в процессе очистки. Журнал Технология текстильной промышленности, №3 (308), 2008, 35-38с.
8. Очиститель хлопка от мелких сорных примесей. Заявка на изобретение IAP 20210209 23.04.2021г.
9. А. Джураев, О.И. Ражабов, М.И. Омонов. Совершенствование технологии и конструкция рабочих органов очистителя хлопка от мелкого сора. Ташкент, Изд. «Фан ва технологиялар», 192 с.
10. А. Джураев, Ш. Далиев. Совершенствование конструкции и научные основы расчета параметров и режимов движения рабочих органов очистителей волокнистых материалов от мелкого сора. Наманган, Изд. «Усмон Носир медиа». 2021, 211 с.