СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ХЛОПКООЧИСТИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

АННОТАЦИЯ

В статье приводиться особенности существующих конструктивных схем хлопкоочистительных агрегатов. На основе анализа приведены основные их недостатки. Выявлены, что недостатком известной конструкции хлопкоочистительного агрегата (УХК) является смешивание мелких сорных примесей с крупным сором. Кроме этого в очистителе УХК недостаточно высокая эффективность очистки хлопка как мелкого, так и крупного сора. Для повышения эффективности очистки хлопка от мелкого и крупного сора с максимальным сохранением природных свойств волокна усовершенствована конструкция рабочих органов хлопкоочистительного агрегата. Представлены конструктивная схема и принцип работы усовершенствованного хлопкоочистительного агрегата.

ABSTRACT

This article describes the design features of existing cotton gins. Their main shortcomings are identified through analysis. It is revealed that the existing cotton gin design (CGU) is flawed by the mixing of fine impurities with coarse impurities. Furthermore, the CGU cleaner is insufficiently efficient in cleaning both fine and coarse impurities from cotton. To improve the efficiency of cotton cleaning from fine and coarse impurities while maximizing the preservation of the fiber's natural properties, the design of the cotton gin's working parts has been improved. The design and operating principle of the improved cotton gin are presented.

Ключевые слова. Хлопок, очиститель, агрегат, мелкий, крупный, сор, барабан, пильчатый, колковый, колосники, сетка, высота, диаметр, частота.

Keywords: Cotton, cleaner, unit, fine, coarse, impurities, drum, sawtooth, pin, grate, mesh, height, diameter, frequency.

Введение. Процесс очистки хлопка от сорных и посторонних примесей обусловливается характером засоренности и эффективностью действия рабочих органов очистителей. Очистители разделяют на машины для выделения из хлопка крупных сорных примесей (стебли хлопчатника, коробочки, створки и т.д.) и машины для выделения мелких сорных примесей (частицы листика, прицветника, цветка, пыль и др.)

Эффективность удаления сорных примесей из хлопка в значительной степени зависит от качественных особенностей, свойственных данному селекционному сорту хлопчатника, промышленного сорта и влажности хлопка, длины волокна, времени нахождения сорных примесей в хлопке-сырце, характера сцепления сора и многих других показателей.

Цель исследования. Разработка эффективной конструктивной схемы хлопкоочистительного агрегата.

Методология исследования заключается в анализе проведенных исследований и выявлении резервов повышения эффективности работы очистельного агрегата. В настоящее время в хлопкоочистительной промышленности широко используется хлопкоочистительный агрегат марки УХК предназначенное для очистки хлопка средневолокнистых и тонковолокнистых сортов от крупного и мелкого сора. В известной конструкции хлопкоочистительного агрегата секции очистки хлопка от мелкого и крупного сора совмещены. Под щеточными барабанами установлены две пильчатые барабаны и под ними колосники образующие секции очистки хлопка от крупных сорных примесей. В секции мелкой очистки последовательно установлены колковые барабаны и сетчатые поверхности [1].

Недостатком известной конструкции хлопкоочистительного агрегата (УХК) является смешивание мелких сорных примесей с крупным сором. Кроме этого в очистителе УХК недостаточно высокая эффективность очистки хлопка как мелкого, так и крупного сора.

Для увеличения эффекта взаимодействия конструкции колкового рыхлительного барабана очистительной секции очистки хлопка содержится цилиндрическая оболочка с колками, установленными продольными рядами расположены в смежных рядах под различными углами, при этом с целью повышения эффективности очистки хлопка за счет исключения монотонности воздействия, колки каждого ряда радиальной плоскости с образованием концами колков каждого ряда синусоиды [2].

Недостатком данной конструкции является низкий эффект очистки хлопка в потоках, не учитывается степень разрыхленности хлопка в каждом барабане очистительной секции хлопкоочистительного агрегата.

В существующем очистительном агрегате за счет несовершенности конструкции сетчатых поверхностей под колковыми барабанами ограничена возможность увеличения эффекта очистки хлопка от мелкого сора. При этом в конструкции сетчатой поверхности очистителя волокнистого материала [3], сетчатая поверхность выполнена многогранной призмы с ребрами. Комплексными исследованиями в работе [4] обоснована количество граней сетчатой поверхности очистителя, шесть граней. Однако, конструкция позволяет очистки только при использовании одного колкового барабана и многогранной сетки под ним.

Известная колосниковая решетка очистителя волокнистого материала, которая содержит колосники круглого сечения, размещенные в дугообразных боковинах [4].

Основным недостатком данной конструкции является низкая эффективность очистки волокнистого материала, в частности хлопка.

В другой известной конструкции колосниковой решетки очистителя волокнистого материала, в которой колосники установлены на боковых сегментах посредством упругих опор [5]. Основным недостатком этой конструкции является одинаковая частота и амплитуда колебаний колосников при их взаимодействии с волокнистым материалом, что может привести к увеличению выпадений летучек хлопка через зазоры между колосниками, особенно в конце зоны протаскивания хлопка.

Результаты и обсуждение. Следует отметить, что очистители хлопка от мелкого и крупного сора в отдельности могут привести некоторому эффекту очистки. Но их использование в агрегатах, комбинированных очистителях не позволяют увеличение эффекта очистки при максимальном сохранении природных свойств волокна. Для повышения эффективности очистки хлопка от мелкого и крупного сора с максимальным сохранением природных свойств волокна совершенствована конструкция рабочих органов хлопкоочистительного агрегата с учётом степени разрыхленности хлопка по ходу его транспортирования в очистителе.

Сущность инновационного решения заключается в том, что хлопкоочистительный агрегат содержащий три зоны очистки хлопка от крупного и мелкого сора, установленные с чередованием, при этом очиститель хлопка от мелкого сора включает колковые барабаны и сетки под ними, чередующиеся с ними очиститель хлопка от крупного сора содержащие пильчатые барабаны и колосниками под ними неподвижной щеткой. При этом высота колковых барабанов первой зоны выполнены наибольшими равным 65 мм., второй зоны 55 мм. и третьей зоны 45 мм., кроме того сетчатые поверхности выполнены многогранными, причём в первой зоне сетчатые поверхности под колковыми барабанами выполнены 8-гранными, во второй зоне 10-гранными и в третий зоне 12-гранными. В первой зоне крупной очистки диаметры колосников под пильчатами барабанами выполнены наибольшими, равным 22 мм, во второй зоне 20 мм, а в третьей зоне 18 мм. Следует отметить, что в начале в первой зоне очистки хлопок будет менее разрыхленным, и поэтому важным является эффективный захват и разрыхление хлопка за счет выполнения колков с наибольшей высотой, а выполнение сетчатых поверхностей в первой зоне с наименьшем количеством граней позволяет требуемое торможение и увеличению времени взаимодействия с хлопком приводит к дополнительному их разрыхлению и эффективности очистки от мелкого сора. С учётом увеличенной разрыхленности хлопка во второй и третьей зонах очистки, высота колков выполнены соответственно 55 мм и 45 мм., кроме того в первой зоне очистки хлопка от крупного сора при менее разрыхленном хлопке, диаметры колосников выбраны наибольшими, позволяющими транспортирование хлопка при минимальном торможении при их протаскивании по колосникам диаметром 22 мм., во второй и третьей зонах очистки хлопка от крупного сора, хлопок будет более разрыхленным и поэтому важным является процесс отделения крупного сора от хлопка и поэтому диаметры колосников выбраны 20 мм и 18 мм. При этом зазоры между колосниками и расстояние от вершин зубъев пил до колосников во всех трёх зонах выбраны одинаковыми. При этом частота вращения колковых и пильчатых барабанов второй зоны, выбраны на 5 % большим, чем в первой зоне а частота вращения колковых и пильчатых барабанов третьей зоны выбраны на 5 % большим, чем во второй зоне. Выбор этого режима работы рабочих органов обеспечивают ликвидацию забоев в процессе очистки.

Конструкция поясняется чертежом, где на рис. 1-общая схема хлопкоочистительного агрегата, сетчатая поверхность первой зоны; десятигранная сетчатая поверхность второй зоны; двенадцатигранная сетчатая поверхность третьей зоны; колки барабанов первой зоны, колки барабанов второй зоны, колки барабанов третьей зоны.

Агрегат содержит 1,2,3 зоны очистки хлопка от мелкого сора и 4,5,6 зоны очистки хлопка от крупного сора. Над первой зоной 1 установлены питающие валики 7. При этом колки 8 барабанов 9 зоны 1 выполнены с высотой h₁=65 мм., второй зоны 2 колки 10 барабанов 11 выполнены с высотой h₂=55 мм., а третьей зоны 3 колки 12 барабанов 13 выполнены с высотой h₃=45 мм. соответственно сетчатая поверхность 14 под барабанами 9 выполнены 8-гранными, под барабанами 11 сетчатые поверхности 15 выполнены 10-гранными и сетчатые поверхности 16 выполнены 12-гранными. в 4,5,6-зонах очистки хлопка от крупного сора диаметры колосников 17,18,19 выполнены соответственно d₁=22 мм., d₂=20 мм. и d₃=18 мм. при этом расстояние от вершин зубьев пильных барабанов 20,21,22 и колосниками 17,18,19, а также межколосниковые зазоры выбраны одинаковыми. При этом выделенные мелкие и крупные сорные примеси отводят отдельно по зонам 1,2,3,4,5,6, шнеками 23 и 24. Конструкция работает следующим образом. Хлопок посредством питающих валиков 7 поступает в первую зону 1 к колковым барабаном 9, колки 8 которых выполнены с наибольшей высотой h₃=65 мм. захватывает и протаскивает наименее разрыхленный хлопок по сетчатым поверхностям 14 выполненные восьмигранными, выделенные мелкие сорные примеси выпадают к сороотводу 23.

Рисунок 1. Рекомендуемая конструктивная схема хлопкоочистительного агрегата

При этом в зоне 1 хлопок менее разрыхленный и поэтому за счет их большей взаимной сцепленности, транспортируется без торможения к зоне 4. В этой зоне колосники 17 под пильчатыми барабанами 20 выполнены с наибольшими диаметром d₁=22 мм., при взаимодействии с ними хлопок с увеличенной площадью контакта, происходит выделение крупного сора. Далее в 2-й, 3-й, 5-й и 6-й зонах очистка хлопка осуществляется подобным образом, но с высокой эффективностью за счет большей разрыхленности хлопка и размерами высоты h₂, h₃, колок 11 и 13, а также с уменьшающими диаметрами d₂ и d₃ и колосников 18 и19. При этом частота вращения колковых и пильчатых барабанов второй зоны, выбраны на 5 % большим, чем в первой зоне, а частота вращения колковых и пильчатых барабанов третьей зоны выбраны на 5 % большим, чем во второй зоне. Выбор этого режима работы рабочих органов обеспечивают ликвидацию забоев в процессе очистки.

Выводы. Рекомендовано эффективная конструктивная схема хлопкоочистительного агрегата. Конструкция позволяет увеличение эффекта очистки хлопка на 20 % больше чем агрегате УХК.

Список литературы:

1. Первичная переработка хлопка. Учебное пособие. Под ред. Э.З. Зикриёева, Т., Мехнат, 1999, с 84-86
2. www.icac.org, http://www.cotton.org; www.indiantextilejournal.com; jit.sagepub.com; http://www.busa.com; http://www.omicsgroup.org; http://www.bajajngp.com/; http://www.samjackson.com.
3. Патент IAP 05925, Бюлл. № 8, 2019
4. Х.С. сманов, Р.А. Гуляев, А.Е. Лугачев Мировой хлопок: вчера, сегодня, завтра, Монография, Издательский дом “Lamberd”, Германия,    2017 год, - с.165.
5. Лугачев А.Е., Салимов А.М. Учебное пособие «Первичная обработка хлопка», Мехнат, Ташкент, 2007, с. 66