Полная версия

Главная arrow Прочие arrow Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика: Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции, 2015, №4, (15-2) -

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

К АНАЛИЗУ ВНУТРИСЛОЕВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПРИ СЕПАРИРОВАНИИ СЫПУЧИХ СМЕСЕЙ

THE ANALYSIS INTRALAYER MOVEMENTS IN SEPARATION OF GRANULAR MIXTURES

Быков B.C., д.т.н., профессор, Кутищев Д.С., к.т.н., доцент НЭП "Институт экономики и права" г. Воронеж, Россия Свиридов В.Г., к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический

университет имени Г.Ф. Морозова» г. Воронеж, Россия DOI: 10Л2737/14113

Аннотация: дана оценка условий сегрегации и погружения частиц очищаемого материала в слое при сепарировании сыпучих смесей на плоских качающихся решетах, работающих с большими удельными нагрузками.

Summary: the estimation of the conditions of segregation and dive particles in a layer of material to be cleaned in the separation of granular mixtures on flat swinging sieve working with high specific loads is given.

Ключевые слова: решето, сепарация, слой, сила, коэффициент внутреннего трения.

Keywords: screen, separation layer, strength, internal friction coefficient.

Вопрос об интенсивности перемещений частиц внутри слоя при сепарировании сыпучих смесей на плоских качающихся решетах, работающих с большими удельными нагрузками, представляет определенный интерес, поскольку в значительной степени определяет качество указанного процесса. Оценим условия для протекания внутрислоевых перемещений частиц различной плотности применительно к рабочему процессу плоскорешетных высокопроизводительных сепараторов.

В виду малости угла наклона решета к горизонту (а=6...8°) учитываемая толщина тонкого слоя может быть выражена так:

H = kJcosat*kal'

Определим теперь параметры внутрислоевых перемещений частиц, обусловленных разницей плотностей частиц и среды.

Сила сопротивления перемещению частицы в направлении вертикальной оси Yb слое в состоянии покоя может быть определена следующим образом:

где ?q — боковая сила, действующая в слое;

Р вн - угол внутреннего трения;

f*BH - коэффициент внутреннего трения.

Сила F6 является функцией толщины слоя, координаты центра тяжести рассматриваемой частицы по оси Y и плотности очищаемого материала у0. При этом, согласно принятым в настоящее время допущениям, положенным в основу при определении параметров внутрислоевых перемещений частиц, учитывается только сопротивление, оказываемое частицами, лежащими по бокам, т.е. в одном монослое с рассматриваемой частицей, а сопротивление вышележащих и нижележащих частиц не учитывается [1]. В основу схемы, описываемой формулой (1), также положено представление о сыпучей дискретной среде как о равновеликих частицах, расположенных правильными монослоями и имеющих определенное положение относительно друг друга, характеризующееся тем, что каждая частица контактирует с четырьмя частицами, лежащими непосредственно над и под ней [2].

Будем считать, что вибрационное погружение и сегрегация семян - процесс установившийся, и что скорость погружения (всплывания) частиц - величины постоянные [1]. При этом гравитационное движение частиц в слое обусловлено разницей их плотности по отношению к плотности среды (т.е. плотность отдельных частиц может быть больше или меньше насыпного веса очищаемого материала [1]). Для тонких слоев такое допущение тем более правомерно, поскольку по мере погружения в тонкий слой боковая сила увеличивается незначительно. Согласно данным Л.В. Гячева, горизонтальное (боковое) усилие в слое в стационарном состоянии (при отсутствии внутрислоевых перемещений) рассчитывается по формуле [2]:

где р' — так называемый «насыпной угол», характеризующий хаотичность расположения семян при засыпке.

Величины углов р' для семян различных культур приводятся в монографии [2].

Тогда выражение для боковой силы можно записать в следующем

виде:

где к* - коэффициент, учитывающий воздействие вышележащих слоев;

iT - количество вышележащих монослоев.

Рассмотрим числовой пример. Для среднего по массе семени пшеницы — 30 мг = ЗОхЮ"5 кг[3], для частицы, лежащей под слоем из 4

монослоев, т.е. п'=4, при к*~0,6[4] и Р'=18°[2] получим:

Величина силы сопротивления движению:

Сила тяжести частицы:

Таким образом, сила сопротивления поперечному движению частицы в статике (без учета «лобового» сопротивления - согласно принятой гипотезе [1]) превышает силу тяжести частицы, и гравитационное движение невозможно. При движении (при относительном перемещении частиц) сила бокового давления может быть выражена как поперечная сила, имеющая место при движении сыпучего материала в трубе постоянного поперечного сечения [2]:

Тогда сила сопротивления движению частицы в слое, с учетом того, что при относительном перемещении монослоев в направлении продольной оси решета ?, сопротивление частиц, лежащих спереди и сзади рассматриваемой частицы, уже не сказывается составит:

Таким образом, будем считать, что при движении существует только две плоскости трения о частицы, расположенные по бокам рассматриваемой.

На основании формул (2), (4), (5) и согласно источника [4] получим выражение для определения динамической силы сопротивления поперечному перемещению частицы:

Введя новое обозначение:

запишем формулу (6) в виде:

где g 1 — это число учитываемых при определении суммарной силы трения монослоев на решете (с учетом неравномерности распределения массы частиц в слое), определяемое по формуле [5]:

Пусть (для пшеницы):

Тогда:

При движении:

Таким образом, динамическая сила сопротивления уменьшилась в 4,7 раза.

Сила сопротивления перемещению в слое при этом составит (при

п'=3):

Эту силу требуется сопоставить с движущей силой, действующей на рассматриваемую частицу в сыпучей среде. Расчеты показывают [4], что для условий нашего примера сепарация в слое возможна:

.Данный вывод важен, поскольку позволяет теоретически обосновать возможность работы плоских качающихся решет с большими нагрузками, обеспечивающими наличие тонких слоев (толщиной до 4 - 5 монослоев) на поверхности на всей их площади.

Список литературы

  • 1. Блехман И.И. Вибрационное перемещение. [Текст]: учеб. / Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. - М.: Наука, 1964.-412 с.
  • 2. Гячев Л.В. Движение сыпучих материалов в трубах и бункерах. [Текст]: учеб. / Л.В. Гячев - М.: Машиностроение, 1968 - 184 с.
  • 3. Кожуховский И.Е. Зерноочистительные машины. [Текст]: учеб. / И.Е. Кожуховский - М.: Машиностроение, 1964.- 200 с.
  • 4. Быков В.С. К определению толщины слоя очищаемого материала на решете. [Текст]: Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. / В.С. Быков, Д.С. Кутищев. - 2015. Т.3.№ 2-1 (13-1). С. 191-195.
  • 5. Быков В.С. Теория процесса сепарирования сыпучих смесей на плоских качающихся решетах. [Текст]: / Воронеж, гос. лесотехн. акад.- Воронеж, 1996- 244 с. Библиогр.: с. 238-244- Деи. в ВИНИТИ 18.07.96., №2450-В96.

УДК 621.928.23:631.362

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>