Валичный джин с усовершенствованным узлом регенерации проджинированных семян

АННОТАЦИЯ

Недостатком существующих валичных джинов является их низкая эксплуатационная производительность по волокну. Разработана новая схема узла регенерации, включающая направляющий и регенерационный пильные цилиндры, которые позволяют увеличить производительность валичного джина.

ABSTRACT

A drawback of existing roller gins is their low operational fiber performance. A new design of regeneration unit has been developed, including guide and regeneration saw cylinders, which can increase the productivity of roller gin.

Ключевые слова: Хлопок-сырец, регенерация, самосброс, перфорированная сетка.

Keywords: seed cotton, regeneration, self-reset, perforated mesh.

Введение. В настоящее время на хлопкозаводах для джинирования длинноволокнистого хлопка-сырца применяют комплексы оборудования, содержащие по две батареи с 10-ю валичными джинами ДВ-1М в каждой и транспортно-распределительные средства для подачи хлопка-сырца и отвода волокна и семян. Важнейшим недостатком этого комплекса является низкая эксплуатационная производительность джинов, которая для одного джина по волокну в среднем составляет порядка 80 кг/ч. Поэтому, несмотря на применение в комплексе 20-ти джинов, его производительность составляет по волокну 1,6 т/ч, а по хлопку сырцу 4,7 т/ч, что в 1,5 раза ниже производительности сопряженного по процессу хлопкоочистительного оборудования и обуславливает, в конечном итоге, непродуктивные повышенные эксплуатационные расходы, в частности, на оплату энергопотребления, в том числе на сушку и очистку хлопка-сырца, очистку и прессование волокна.

Основной причиной низкой производительности серийных валичных джинов ДВ-1М является неэффективная работа узла регенерации, содержащего игольчатый барабан с огибающей его снизу перфорированной сеткой и колосниковой решеткой, а также установленные над ним разравнивающий и ускоряющий планчатые валики. Узел такой конструкции не обеспечивает выделение всех джинированных семян за один проход по сетке и решетке, что приводит к скоплению у нижней части питающего лотка смеси джинированных семян и подаваемого из питающей секции хлопка-сырца. Это скопление семян и летучек, под воздействием игольчатого барабана и ускоряющего планчатого валика, вращается, практически образуя рыхлый сырцовый валик.

Вследствие этого происходит, во-первых, многократное воздействие игольчатого барабана и разравнивающего планчатого валика на летучки и семена, находящиеся во вращающемся сырцовом валике, и, во-вторых, многократная повторная подача в зону джинирования вместе с хлопком-сырцом уже проджинированных семян. Вследствие этих процессов значительно снижается производительность и надежность работы джина, ускоряется износ рабочего джинирующего барабана и выпадение игл с игольчатого барабана, ухудшается качество вырабатываемых волокна и семян.

Проведенные ранее исследования по усовершенствованию и модернизации узла регенерации валичного джина ДВ-1М не решили проблему повышения надежности и эффективности его работы.

Экспериментальная часть.  Целью настоящих исследований является увеличение производительности валичных джинов путем повышения надежности и эффективности работы узла регенерации, для чего будет разработана его новая конструкция. Новый узел регенерации будет устанавливаться на валичные джины ДВ-1М вместо имеющихся узлов при сохранении питающей секции, узла джинирования и их взаиморасположения без изменений, что значительно удешевит модернизацию джинов.

Обобщение результатов, проведенных ранее исследований по усовершенствованию узла регенерации валичного  джина, позволяет сделать следующие выводы: во-первых, пильный цилиндр, набранный из джинных прокладок и пил, обеспечивающих самосброс летучек хлопка-сырца, эффективно заменяет игольчатый барабан и позволяет исключить из конструкции разравнивающий и ускоряющий планчатые валики; во-вторых, что вместо перфорированной сетки можно использовать колосниковую решетку; в-третьих, что для значительного повышения производительности узла джинирования необходима разработка принципиально новой схемы узла регенерации.

Как известно, узел регенерации в валичном джине должен выполнять три основные операции:

Первая – это равномерная подача хлопка-сырца с лотка от питающей секции в узел джинирования, вторая – отвод от узла джинирования проджинированных семян и непроджинированных летучек хлопка-сырца, третья – выделение проджинированных семян, четвертая – подача непроджинированных летучек в узел джинирования вместе с хлопком-сырцом из питающей секции.

Анализ схем и результатов, выполненных ранее исследований по усовершенствованию узла регенерации валичного джина, показал, что пильный цилиндр с джинными прокладками и пилами, зубья которых обеспечивают самосброс с них хлопка-сырца, надежно и эффективно выполняет подачу хлопка-сырца с непроджинированными летучками в узел джинирования и отвод от него проджинированных семян и непроджинированных летучек. Таким образом, при его использовании задача сводится к регенерации не полностью проджинированных летучек хлопка-сырца, и, самое главное, к обеспечению эффективного выделения из поступающей из узла джинирования смеси полностью проджинированных семян.

Как было показано выше, выполнить эту главную часть задачи с применением только одного пильного цилиндра и перфорированной сетки не представляется возможным. Следовательно, для этого целесообразно использовать второй пильный цилиндр, устанавливаемый под первым и аналогичный ему по конструкции, но с зубьями, обеспечивающими захват и удержание непроджинированных летучек хлопка-сырца, что позволит применить для эффективного выделения семян колосниковую решетку с достаточно большими зазорами между колосниками.

При таком использовании двух пильных цилиндров, необходимо обеспечить передачу регенерированных летучек хлопка-сырца с нижнего пильного цилиндра к верхнему.

Для этой цели можно применить, либо щеточный снимающий барабан, аналогичный по конструкции серийному щеточному барабану очистителей хлопка-сырца, либо планчатый снимающий барабан новой конструкции. Щеточный снимающий барабан, как показал опыт эксплуатации серийных регенераторов недоджинированных летучек хлопка-сырца РНС, быстро изнашивается, что снижает надежность и эффективность работы регенератора.

Планчатый снимающий барабан с П-образными металлическими планками, как показали испытания в очистителе АПТ-12, обеспечивают надежный съем хлопка-сырца с пильных цилиндров [1].

Поэтому, в схему нового узла регенерации, первоначально включен снимающий планчатый барабан с П-образными металлическими планками, а пильный цилиндр для этой цели будет испытан позднее.

Схема валичного джина с новым узлом регенерации приведена на рисунке 1.  Он включает питающие валик 1 с рыхлительным барабаном 2 и перфорированной сеткой 3, наклонный лоток 4, направляющий и регенерационный пильные цилиндры 5, 6 с колосниковыми решетками 7, 8 и снимающим барабаном 9, отбойный и рабочий барабаны 10, 11 с прижимным ножом 12 и козырьком 13.

Работа такого валичного джина осуществляется следующим образом. Подаваемый питающими валиками 1 хлопок-сырец разрыхляется барабаном 2, транспортируется им по перфорированной сетке 3 и набрасывается на наклонный лоток 4, по которому попадает на направляющий пильный цилиндр 5. Хлопок-сырец кратковременно захватывается его зубьями самосброса и протаскивается под колосниковой решеткой 7, после чего сбрасывается на отбойный барабан 10 и через зазор с козырьком 13 подается на рабочий барабан 11, который затягивает волокно под прижимной нож 12 и затем сбрасывает его вниз на отводящий транспортер (на рисунке не показан).

Полностью и частично проджинированные семена барабаном 10 отбиваются на регенерационный пильный цилиндр 6, который захватывает недоджинированные летучки хлопка-сырца (семена с различной степенью волокнистости) и транспортирует их по колосниковой решетке 8, а проджинированные семена выделяются через зазоры между колосниками решетки 8 вниз на отводящий транспортер (на рисунке не показан).

Недоджинированные летучки хлопка-сырца снимающим барабаном 9 снимаются с регенерационного пильного цилиндра 6 и подаются на направляющий пильный цилиндр 5, который транспортирует их совместно с поступающим хлопком-сырцом под колосниковой решеткой 7 и затем подает в секцию джинирования.

При проектировании нового узла регенерации, с целью обеспечения его установки на серийный валичный джин вместо применяемого узла регенерации без изменения взаиморасположения питающей секции и узла джинирования, то есть с заменой только соответствующей части боковины, были выбраны диаметры подающего и регенерационного пильных цилиндров и снимающего планчатого барабана равные 250 мм. При этом угол наклона передней грани зубьев пил подающего пильного цилиндра должен быть равен 15º, а регенерационного 46º, шаг зубьев, соответственно, должен составлять 6 и 9 мм, высота – 6 и 4 мм [2].

Анализ полученных результатов. По разработанной схеме изготовили новый узел регенерации с длиной рабочих органов 350 мм, который смонтировали на стендовой установке валичного джина с аналогичной длиной рабочих органов узла джинирования и питающей секции.

Исследования по определению рациональных параметров рабочих органов нового узла регенерации провели при рекомендованной технологическим регламентом [3] производительности валичного джина ДВ-1М в пределах 90-100 кг/ч в пересчете на его длину рабочих органов. Для проведения исследований использовали средневолокнистый хлопок-сырец селекции Наманган-77 1 сорта 2 класса, семена которого аналогичны опушенным семенам тонковолокнистого хлопка-сырца Сурхан 9, при джинировании которого производительность валичного джина ДВ-1М составляет 30-40 кг/ч.

Рисунок 1. Валичный джин с новым узлом регенерации:

1-питающий валики; 2- рыхлительный барабан; 3-перфорированная сетка; 4-наклонный лоток, 5,6-направляющий и регенерационный пильные цилиндры; 7, 8- колосниковый решетки; 9-снимающий барабан; 10-отбойный барабан; 11-рабочий барабан, 12-прижимный нож; 13-козырьек.

Перед проведением экспериментов опытный хлопок-сырец очистили на макете агрегата УХК до засоренности 1,0%, его влажность после очистки составила 7,8%.

Результаты исследования показали, что рациональная скорость вращения подающего и регенерационного пильных цилиндров составляет 340 об/мин, снимающего планчатого барабана 750 об/мин, оптимальные зазоры между рабочими кромками закрепляющих планок 50 мм, между колосниками 40 мм.

Выводы. Проблема повышения производительности валичных джинов является актуальной, так как ее решение позволит значительно сократить эксплуатационные расходы на джинирование длинноволокнистого хлопка-сырца, особенно новых селекций с опушенными семенами, при джинировании которых производительность джинов ДВ-1М снижается в 3-4 раза.

Основной причиной низкой производительности серийных валичных джинов ДВ-1М является неэффективная работа узла регенерации, содержащего игольчатый барабан с огибающей его снизу перфорированной сеткой и колосниковой решеткой, а также установленные над ним разравнивающий и ускоряющий планчатые валики.

Обобщение результатов проведенных ранее исследований по усовершенствованию узла регенерации валичных джинов показало, что пильный цилиндр, набранный из джинных прокладок и пил, обеспечивающих самосброс летучек хлопка-сырца, эффективно заменяет игольчатый барабан и позволяет исключить из конструкции разравнивающий и ускоряющий планчатые валики, и что вместо перфорированной сетки можно использовать колосниковую решетку.

Разработана новая схема узла регенерации, включающая направляющий и регенерационный пильные цилиндры, колосниковую решетку и снимающий планчатый барабан. В направляющем пильном цилиндре применены пилы, обеспечивающие самосброс хлопка-сырца, а в регенерационном – захват и удержание непроджинированных летучек хлопка-сырца.

Исследования показали, что рациональная скорость вращения подающего и регенерационного пильных цилиндров составляет 340 об/мин, снимающего планчатого барабана 750 об/мин, оптимальные зазоры между рабочими кромками закрепляющих планок 50 мм, между колосниками 40 мм.

Список литературы:
1. Carlos B. Armijo, Derek P. Whitelock, Joe W. Thomas,Sidney E. Hughs, and Marvis N. Gillum. Roller Ginning. Journal of Cotton Science 21: С.199–209 (2017).
2. C.B.Armijo, M.N.Gillum, and D.W.Van Doorn. 2004. Varyingthe number of blades on the roller-gin rotary knife. Applied Engineering in Agriculture
20(4): С.399-405.
3. Khakimov Sh.Sh. Mardonov B.M. Modeling of movement of foreign impurities soft along the chopping drum during cleaning of raw cotton from small litter// Austrian journal of technical and natural sciences, 2015, №9-10, С.86-90. (02.00.00.№2).
4. Khakimov Sh.Sh. Theoretical studies of the motion of raw cotton the gaps between the grate fixing and serated drum // European applied sciences, 2015, №11, С.63-66. (05.00.00.№2).
5. Махаммадиев З.О., Хакимов Ш.Ш., Ходжаева М.Ю. Проблемы джинирования длинноволокнистого хлопка-сырца. 2-я Международная научная конференция перспективных разработок молодых ученых
1. «Наука молодых-будущее России», г. Курск, Россия. С. 278-281.
6. Хакимов Ш.Ш., Бородин П.Н., Лугачев А.Е. О перспективных направлениях исследований по повышению производительности комплексов оборудования для валичного джинирования длинноволокнистого хлопка-сырца // Межвузовская научно-техническая конференция молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ– производству» Кострома. 2005. С.21-23.
7. Хакимов Ш.Ш. О разработке и внедрении снимающих планчатых барабанов в секциях и очистителях хлопка-сырца // Universum: Технические науки, 2015, №11 (22) (02.00.00.№1). С.25-27.
8. Хакимов Ш.Ш. «Совершенствование конструкции валичного джина с целью переработки средневолокнистого и низких сортов тонковолокнистого хлопка» Диссертация к.т.н. ТИТЛП, Ташкент, 1993 г. С.34-36.