Основы расчета параметров и режимов работы цилиндрических триеров

Основы расчета параметров и режимов работы цилиндрических триеров 1. Теретические основы работы триеров 2. Расчет основных параметров цилиндрических триеров

1. ТЕРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ ТРИЕРА Общий характер движения зерен внутри цилиндра. При непрерывной подаче зерна на внутреннюю вращающуюся цилиндрическую поверхность триера вся масса зерна располагается слоем и перемещается в осевом на правлении. При вращении цилиндра короткие частицы (семена) попадают в ячейки и выносятся ими из под слоя, а длинные зерна, продолжая дви гаться, перемещаются одновременно в осевом направлении. Выбранные из слоя короткие частицы выносятся ячейками во II квадрант (рис. 1), где выпадают из ячеек в приемный желоб.

Длинные частицы находятся в непрерывном движении вокруг цент рального ядра слоя, располагающегося в I квадранте. При этом частицы, находящиеся непосредственно на внутренней поверхности цилиндра, увле каются силой трения на некоторую высоту и снова попадают на слой зерен, т. е. имеет место перемешивание зерна в слое. Рабочий процесс включает несколько стадий: отбор ячейками мелких частиц, подъем и выбрасывание в лоток. Эти элементы рабочего процесса определяются кинемати ческим режимом работы триера и его геометрическими параметрами.

Отбор частиц происходит за счет относительного скольже ния их по ячеистой поверхности. Мелкие частицы западают в ячейки, а крупные поднимаются на некоторый угол за счет тре ния и скатываются вниз по верхнему слою. Таким образом, сыпу чее тело вращается внутри цилиндра и постепенно перемещается к выходу под , действием наклона оси цилиндра или за счет откло нения вперед при скатывании вниз по косо поставленным направ ляющим на наружной стенке желоба.

Частица, попавшая в ячейку, перемещается с угловой скоростью на некоторую высоту (рис. 1). Определим угол , соответствующий предельному поло жению ячейки, при котором частица выпадает. Ось Х направим по касательной к краю ячейки, ось У по нормали к поверхности ячейки в точке 01. На частицу, находящуюся в ячейке, действу ют следующие силы: сила тяжести G, центробежная сила инер ции , сила нормального давления N, сила трения F.

Рис. 1. Силы, действующие на частицу в ячейке триера.

Частица будет находиться в состоянии равновесия, если суммы проекций всех сил на оси Х и У равны нулю. Из уравнения (2) найдем N. Так как , а F=f N , то, подставляя эти выраже ния в уравнение 1), получим: (

Так как , а F=f N , то, подставляя эти выраже ния в уравнение ( ), 1 получим:

Известно а Подставив эти значения в выражение (4 ) , после преобразований выра зим показатель кинематического режима триера в зависимости от угла подъема частицы, формы ячейки и угла трения

Если учесть, что , а для фрезерованных и штампованных ячеек , тогда получим

или Из выражения (7) следует, что угол , на который под нимается частица, зависит от угла трения и от показателя ки нематического ежима . р

С уменьшением и угол подъема уменьшается. Угол колеблется в значительных пределах: для куколя = 5. . . 20°, для пшеницы =15. . . З 5°. Следовательно, выпадать из ячеек зерно будет в некоторой зоне, величина которой определя ется углами и для и . Для выделения куколя и других мелких примесей = 39° … 50°, а при отборе овсюга = 48°… 62°.

ВЫПАДЕНИЕ ЧАСТИЦ В ЛОТОК Частицы, выпадающие из ячеек, совершают различное дви жение: при условии N = (1) 0 они движутся как тело, брошенное под углом 90° к горизонту, а при N > 0 они, выскользнув из ячейки, попадают на поверхность цилиндра и скользят по ней. Во втором случае частицы не будут попадать в лоток, поэтому необ ходимо установить такой режим работы, при котором в момент выпадения частицы нормальная реакция равнялась бы нулю.

Считая, что в момент выскальзывания частица переходит с поверхности ячейки на поверхность цилиндра, имеем 0, тогда из равенства (1) получим Приняв Получим

При зерно достигает зенита, где абсолютная скорость получает горизонтальное направление, лететь ей некуда, и она останется в ячейке. Значит, k. Т должен быть меньше единицы , обычно k. Т= 0, 5. . . 0, 7. Частицы, оторвавшиеся от ячеек, совершают свободное движение с начальной скоростью , направленной под уг лом 0°— 9 к горизонту (рис. 2).

Рисунок 2. Траектории полета частиц после выхода из ячеек триера.

В осях координат Х и У с началом в точке О проекции скорости U будут следующими:

Тогда движение частицы по осям координат выразятся следую щими уравнениями

Решая совместно уравнения движения, получим траек торию полета зерна (параболу): Чтобы частица попала в лоток, надо, чтобы ее траектория оказалась в пределах входа в него.

Точки А и В лотка должны лежать на траектории полета зерна с углов подъема и . Положение точек А и В может характеризоваться углами . Эти углы зависят от и.

С увеличением и , возрастает, а уменьшается. Для кукольного триера ре комендуется а для овсюжного триера

Если в кукольном триере установить лоток с углом , то отходы основной культуры увеличатся, но чистота продукта повысится. Уменьшение в овсюжном триере, наоборот, снижа ет чистоту конечного продукта. В зерноочистительных машинах положение лотков можно изменять в широком диапазоне. Оптимальное положение лотка подбирают непосредственно в работе.

2. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ТРИЕРОВ Исходными данными для расчета параметров триера являются: 1 – состав зернового вороха; 2 – вариационные кривые размеров зерен основной культуры и примесей; 3 – производительность; 4 – относительное содержание коротких примесей в %. Необходимо определить размеры ячеек, цилиндра (диаметр и длину), частоту вращения цилиндра, форму и размеры желоба и шнека.

Размеры ячеек триера определяют, исходя из длины зерна основной культуры и других составных частей зерновой смеси по таблицам согласно ГОСТ Допустимая загрузка триера определяется его параметрами, составом исходного зернового материала и качеством очистки. Практикой установлена зависимость где q- производительность триера, кг/с; R внутренний радиус цилиндра, м; L - длина рабочей части цилиндра, м.

удельная нагрузка, При выделении из пшеницы длинных примесей с содержа нием их до 7% удельная нагрузка принимается = 0, 16. . . 0, 18 , при выделении из пшеницы коротких примесей с содер жанием их до 1, 5% = 0, 15. . . 0, 17 и при выделении из овса ко ротких примесей с содержанием их до 10% = 0, 085. . . 0, 1 . Для других культур можно использовать эквивалентность между производительностью по пшенице и очищаемой куль туре :

, (2) где q и — производительность при очистке соот ветственно пшеницы и другой культуры, m — коэффициент эквивалентности. Рекомендуемые значения для m: пшеница 1; рожь 0, 75. . . 0, 9; ячмень 0, 65. . . 0, 8; клевер 0, 1. . . 0, 12. Указанные значения удельной нагрузки допустимы при пра вильном подборе размеров ячеек триерных цилиндров.

Производительность триера по сходу длинных зерен где — объемная масса зерна, кг/м 3; F 1 — площадь сечения потока зерна, идущего сходом по цилиндру, м 2; V 0 — осевая скорость зерна, м/с (для ти хоходных триеров с наклонной осью цилиндра V 0 составляет 0, 044. . . 0, 065, а для быстроходных с горизонтальной осью цилиндра — 0, 027. . . 0, 039 м/с).

Масса коротких зерен, которые должны быть вынесены из зернового материала, кг/с, где а — содержание коротких семян в зерновой смеси, %; q — секундная подача зерновой смеси, кг/с. Общая производительность триера кг/с

Масса зерна , выбранного одной ячейкой будет где к –коэффициент, учитывающий степень заполнения ячейки; d диаметр ячейки , мм; объёмная масса зерна ,

Частота вращения цилиндра (мин 1) где —показатель кинематического режима работы (для семян зерновых культур =0, 4. . . 0, 7 и мелких семян — 0, 8. . . 0, 4). Производительность шнека желоба определяют по формуле

где Qш — производительность шнека, кг/ч; — коэффициент заполнения; — коэффициент скорости; — диаметр шнека, м; S — шаг шнека, м. Производительность шнека принимают для овсюжных три еров равной производительности триера, а для кукольных — .

ЛЕКЦИЯ О РАСЧЁТЕ ТРИЕРА ОКОНЧЕНА Это изложение с другого источника

РАБОТА ТРИЕРА НЕЗАКОНЧЕНА(ЛИСТОПАД 0 При вращении триерного цилиндра зерновой материал постепенно перемещается некоторым слоем с одного конца к другому. Ячейки, проходя под этим слоем, заполняются короткими зернами, которые в дальнейшем выносятся из цилиндра в желоб. С рабочей поверхностью цилиндра соприкасаются частицы нижней части слоя. При этом возможны два случая: зерно попало в ячейку; зерно расположилось между ячейками, т. е. не попало в нее.

Рассмотрим «поведение» отдельного зерна, не попавшего в ячейку, и определим условия, при которых оно будет находиться в относитель ном покое. При повороте цилиндра радиусом R на угол (рис. 1) зерно массой т перейдет из положения М 0 в положение М. На него действуют следующие силы: сила тяжести mg, реакция N, сила трения F= N tg (где — угол трения) и центробежная сила .

Рис. 1. Схема к определению условий относительного покоя зерна в ячейках вращающего цилиндра

Зерно будет на ходиться в относительном покое, если сумма проекций указанных сил на выбранные подвижные оси координат будет равна нулю Подставив в уравнение(2) значение N, найденное из первого уравнения, и обозначив показатель кинематического режима через ,

После преобразований находим условия относительного покоя зерна на поверхности вращающего цилиндрического триера Так как, в выражении (4) имеется лишь одна переменная t, на ходящаяся в правой части, то по истечении некоторого времени t >t 1 начнется скольжение зерна по поверхности цилиндра.

Следовательно, можно определить величину , по которой и наметить такое по ложение желоба, при котором не будет затаскивания в него не попав ших в ячейки зерен. Чтобы рассмотреть «поведение» зерна, попавшего в ячейку и повер нувшегося вместе с цилиндром на угол (рис. 2), поместим на чало подвижных координат в точке , ось X — М по нормали к поверх ности ячейки, а ось — по Y касательной к той же поверхности. Радиус ОМ с нормалью к элементу ячейки в точке М образует угол .

Рис. 2. Схема сил, действующие на зерно, попавшее в ячейку триера

Исходя из действующих на зерно сил mg, F, N и , запишем условия равновесия зерна Определив N из (5)уравнения, подставив его в (6) и обо значив тношение о

проведем соответствующие преобразова ния, а затем найдем условия относительного покоя зерна, попавшего в ячейку По мере увеличения угла правая часть уравнения (8) начнет возрастать и в определенный момент достигнет значения левой части выражения, что определит нарушение равновесия сил и начало движения зерна по ячейке.

Если обозначать и отсчитывать угол поворота от горизонтальной оси диаметра триера , то условие (8) относительного по коя зерна будет иметь вид После того как зерно выскользнет из ячейки, дальнейшее его дви жение определится реакцией N

Если N=0, то зерно будет перемещаться свободным движением , как тело, брошенное со скоростью под углом . Если же окажется, что N>0, то зерно удержится на поверхности ячейки цилиндра и будет по ней скользить, пока не оторвется и не ста нет двигаться свободно.