РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВИБРОПНЕВМОЦЕНТРОБЕЖНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ
СЕМЕННЫХ СМЕСЕЙ ПО ПЛОТНОСТИ СЕМЯН
2.1. Анализ факторов, влияющих на процесс разделения семенных смесей
Предложенная нами схема технологии сортировки семян по плотности
предусматривает предварительное очищение семян от сорных и зерновых примесей,
сортировку очищенного семян по размерам (на решетах и в триерных цилиндрах) и
окончательное разделение семян по плотности вибропневмоцентробежным способом
(рис. 2.1).
Рабочими органами (рис.2.2,а), реализующими вибропневмоцентробеж-ный способ
разделения, являются: цилиндрическая поверхность (2) (преимущество и
целесообразность использования которой, доказана в работах
Гончарова Е.С. [38,42] и практикой использования вибропневматических
зерносепараторов типа БЦС), которая вращается вокруг вертикальной оси симметрии
и совершает гармонические поступательные колебания вдоль оси вращения; питатель
семенной массы (4); разбрасывающий диск (6) и пневмосистема (3) для подачи
воздушного потока на воздухопроницаемую рабочую поверхность.
Зерно поступает из питателя (4) на распределительный вращающийся диск (6), с
которого под действием центробежной и кориолисовой сил инерции подается на
внутреннюю сторону воздухопроницаемой рабочей поверхности (2), образуя
кольцевой слой, который движется сверху вниз под действием силы тяжести и силы
инерции от вертикальных колебаний и продувается радиальным воздушным потоком.
Движущийся кольцевой слой семян, состоящий из частиц одинакового размера, но
различной плотности, под действием действующих сил расслаивается, образуя два
смежных, концентрически расположенных слоя из частиц разной плотности.
а)
Рис. 2.2. Схема виброцентробежного сепаратора (а) и технологического процесса
разделения семян (б):
1 – корпус; 2 – рабочая поверхность; 3 – окна; 4 – питатель;
5 – пневмосистема; 6 – разбрасыватель; 7,8 – выгрузные лопатки;
9 – привод; 10 – делитель
- движение воздушного потока,
- тяжелая фракция,
- легкая фракция
Более тяжелые зерна через перфорированный делитель (10) удаляются за пределы
рабочей поверхности, а более легкие зерна идут сходом вдоль ротора (рис.
2.2,б).
Рабочий процесс разделения семенной смеси по плотности состоит из двух фаз
совмещенных во времени (фаз, которые протекают одновременно и непрерывно):
расслоение смеси и продвижение всего слоя.
В первой фазе происходит самосортирование смеси – перераспределение легкой и
тяжелой фракций в сыпучем слое, дополнительно разрыхляемом воздушным потоком.
Семена, которые имеют больший вес (при одинаковых размерах и форме)
перемещаются от поверхности к периферии слоя – заглубляются (погружаются в
слой), а легкие семена – «всплывают» на поверхность. Время «всплытия» и
погружения частиц одинаково при постоянной толщине слоя и равно времени
расслоения движущегося слоя.
Вторая фаза состоит в перемещении всего слоя вдоль (относительно) рабочей
поверхности.
Последняя фаза (завершающая), которая в дальнейшем рассматриваться не будет, -
прохождение тяжелых частиц через отверстия делителя по окончании процесса
расслоения и перемещения слоев к концу ротора (к выгрузке).
Основной характеристикой первой фазы процесса является скорость погружения
семян, так как от нее зависит эффективность и острота разделения,
производительность машины в целом.
Вторая фаза процесса характеризуется скоростью движения слоя и нормальным
давлением на рабочую поверхность. Первая определяет производительность
сепаратора, а от второй зависит устойчивость и качество работы сепаратора.
Вторая фаза определяется в основном кинематическими режимами работы рабочей
поверхности, которые имеют предельные значения для данного класса материала и
практически не регулируются. Для «влияния» на скорость прохождения материала по
рабочей поверхности используется воздушный поток [18] и различного рода
тормозящие элементы, устанавливаемые на поверхности или вне ее.
Показатели, влияющие на скорость погружения- «всплытия» зерновок изучены
недостаточно, а именно время расслоения лимитирует весь процесс разделения и
определяет его качество.
На процесс движения семян влияют также факторы:
– параметры и режимы подающе-дозирующего устройства (радиус диска, частота
вращения, угол размещения лопаток), так как от них зависит скорость перемещения
частиц в воздушном пространстве и начальная скорость движения последних в
слое;
– параметры рабочего органа – ротора виброцентрифуги (радиус, высота, частота
вращения, частота осевых колебаний, коэффициенты трения, определяемые видом и
состоянием поверхности ротора);
– состояние движущегося слоя семян (толщина слоя, разрыхленнность, скорость его
перемещения по поверхности).
Явления, которые происходят при движении частицы внутри слоя (внутрислоевые
явления): разрыхление слоя за счет взаимного перемещения частиц, взаимные
соударения частиц при вертикальных вибрациях, затухание колебаний в сыпучей
среде относительно источника колебаний (вибрирующей поверхности), оказываются
очень сложными, а данные об их природе и тем более количественные оценки
достаточно противоречивы [18 ] и зависят от ряда случайных факторов,
накладываемых на взаимное движение частиц в слое.
Поэтому на первом этапе рассмотрение исследуемого процесса расслоения слоя
сыпучей среды, основной особенностью которого является движение частиц за счет
потенциальных источников энергии, описывают при помощи детерминированных
механико-математических моделей, а количественную оценку параметров разделения
уточняют с использованием элементов теории вероятности.
2.2. Детерминированная механико-математическая модель дв
- Київ+380960830922