close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Кинематика движения семян в период взлета при подбрасывании на полотне решета..pdf

код для вставкиСкачать
Техника
ТЕХНИКА
УДК 630*232.315
Л.Т. Свиридов, Г.Н. Вахнина
КИНЕМАТИКА ДВИЖЕНИЯ СЕМЯН В ПЕРИОД ВЗЛЕТА ПРИ ПОДБРАСЫВАНИИ НА ПОЛОТНЕ РЕШЕТА
В статье впервые рассматриваются уравнения, описывающие кинематические параметры крупной и мелкой частиц при взлете с учетом влияния новых условий, обусловленных конструктивноустановочными параметрами подвесок.
Ключевые слова: семена, подбрасывание, частица, расстояние, подвеска, решетный стан.
L.T. Sviridov, G.N. Vakhnina
SEED MOVEMENT KINEMATICS IN THE PERIOD OF TAKE-OFF AT JOLTING ON THE SIEVE FLAT PART
Equations describing kinematic parameters of large and small parts at take-off taking into consideration the
effect of new conditions caused by the constructive and setting parameters of the hanger brackets are considered in
the article for the first time.
Key words: seeds, jolting, particle, distance, hanger bracket, sieve boot.
Достаточно хорошо изучены режимы движения семенного материала в целом и семени в отдельности по полотну рабочего органа семеочистительной машины [1–2]. Многими исследованиями рассматривался вопрос влияния поведения слоя семян на просеиваемость [3]. Отличительной особенностью режима
движения очищаемого материала, создаваемого применением новой конструкции подвесок [4], является
создание периодического подбрасывания семенного материала на полотне решета.
Подбрасывание семян, влияющее на изменение движения не только в плоскости, но и в пространстве,
предполагает учет последнего при расчете скоростей и ускорений движения частиц очищаемого материала.
Важным фактором является объединение в одном технологическом процессе нескольких видов движения, а
именно возвратно-поступательного движения достаточно крупных семян в горизонтальной плоскости по поверхности решета без просеивания; вертикального движения вверх и вниз крупных семян после соударения
подвески с упором без просеивания, но с пространственной переориентацией семян; возвратнопоступательного движения средних и мелких семян по поверхности решета с просеиванием; вертикального
движения вверх и вниз средних и мелких семян после соударения с пространственной переориентацией с
просеиванием некоторых и попаданием остальных в слой крупных семян. При этом необходимо учитывать
изменения направления скоростей и ускорений вследствие ударов семян о поверхность решета, ударов семян друг с другом на поверхности решета и ударов семян друг с другом в полете и при падении.
Целью настоящей работы является исследование поведения эллиптических частиц в полете (семена лесных пород, в особенности хвойных, более всего напоминают и соизмеримы с эллипсом) при вертикальном движении решетного стана вверх после соударения подвески с упором.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
- получить уравнения проекций ускорений крупной и мелкой частиц при взлете в момент подбрасывания на решете;
- получить уравнения проекций скорости крупной и мелкой частиц при взлете;
- получить уравнения проекций подъема крупной и мелкой частиц над полотном решета.
В связи с тем, что в исследования мы впервые вводим новые условия, создаваемые конструктивноустановочными параметрами новых подвесок, то нам важны и интересны именно уравнения проекций, так
104
Вестник КрасГАУ. 2010. №8
как расстояние между упором и подвеской ориентировано по абсциссе, а расстояние между упором и решетным станом – по ординате.
Координаты точки, с которой начинается отрыв частиц от поверхности решета, совпадают с координатами решетного стана, которые соответственно равны значениям Δy2 и Δx2 (1–2):
где
2
y2  S1  (l под  (l под
 S12 )  (tg 2  1)  2l подS1 (tg  1) )  cosc t c ;
(1)
2
x2  s1  (l под  (l под
 S12 )  (tg 2  1)  2l подS1 (tg  1) )  sin c t c ,
(2)
lпод – длина подвески решетного стана, м;
γ – угол отклонения подвесок влево от вертикального положения, рад;
ωс – угловая скорость кривошипа до соударения, рад/с;
tс – время поворота кривошипа до соударения, с;
s1 – расстояние между упором и подвеской, м;
S1 – расстояние между упором и решетным станом, м.
Для дальнейшего дифференцирования введем обозначение:
2
Lc  (l под
 S12 )  (tg 2  1)  2l подS1 (tg  1) .
(3)
С учетом (3) выражения (1) и (2) будут:
y 2  S1  ( S1 
s1
) cos c t c  Lc cos c t c ;
tg
(4)
x2  s1  ( S1 
s1
) sin c t c  Lc sin c t c .
tg
(5)
Известно, что при подбрасывании под углом тело движется по параболической траектории. Таким образом, некоторое время частицы движутся вверх, а затем падают вниз на полотно решета. С учетом влияния воздушной среды и множественного соударения частиц друг с другом векторы скоростей и ускорений меняются по
величине и направлению многократно. Точное мгновенное изменение этих векторов учесть полностью не представляется пока возможным. Поэтому будем рассматривать влияние двух частиц друг на друга при взлете.
В момент отрыва семена имеют скорость, равную скорости решетного стана в точке соударения плоской пружины с упором, получаемых путем дифференцирования по времени уравнений (4)–(5).
Скорость частиц в начале полета увеличивается за счет приращения ускорений, полученных от действия решетного стана на семенной материал. Поэтому проекции реальной относительной скорости частиц
при взлете:
tв

tв


кx
- для крупной частицы: Vкx  V1x  V dt и Vкy  V1 y  Vкy dt ;
t
tв
- для мелкой частицы:
(6)
t
tв
V мx   V1x   V dt и Vмy   V1 y   Vмy dt ,

мx
(7)
t
t
где Vкх↑ и Vкy↑, Vмх↑ и Vмy↑ – проекции реальных относительных скоростей крупной и мелкой частиц соответственно на оси х и y при взлете, м/с;
105
Техника
tв
tв
tв



 Vкx dt и  Vкy dt ;  Vмx dt и
t
t
t
tв
 V

мy
dt – приращения проекций реальных относительных ско-
t
ростей соответственно крупной и мелкой частиц при взлете, м/с;
ΔV•кх и ΔV•кy и ΔV•мх и ΔV•мy – проекции приращения ускорения частиц при взлете, м/с2;
(t – tв) – период взлета частиц, с.
Так как полотно решетного стана на частицы одного слоя действует с одинаковой силой, то изначально все частицы приобретают приращения ускорений, равные отношению действия решетного стана на семенной материал к массе семени. Воспользуемся уравнением для нормального динамического давления,
воспринимаемого частицей из работы [1]:
N дч  m( g cos(1  k * n / )  j p sin  ) .
(8)
Приращения ускорений крупной и мелкой частиц с учетом (8) будут:
a квз 
a мвз 
m1 ( g cos(1  k * nк/ )  j p sin  )
m1
m2 ( g cos(1  k * n м/ )  j p sin  )
m2
;
(9)
,
(10)
где m1 и m2 – масса крупной и мелкой частицы, г;
k* – коэффициент «воздействия вышележащего слоя», учитывающий расположение и массы частиц;
n/к и n/м – число монослоев, находящихся над рассматриваемой крупной и мелкой частицами;
jр – ускорение решета, м/с2;
χ – переменный угол между вектором полного ускорения решета и осью ξ.
Соответственно проекции приращения ускорения частиц при взлете будут равны:

Vкх  аквзx  аквз  cos  и Vкy
 аквзy  аквз  sin  ;

Vмх  амвзx  амвз  cos  и Vмy  а мвзy  а мвз  sin
.
(11)
(12)
Зная значения ускорений по формулам (9) и (10) и учитывая уравнения (11)–(12), имеем проекции ускорений:
- для крупной частицы:
a кy   S1//  ( S1 
 ( S1 
s1 //
s
) cos  c t c  2( S1  1 ) /  с sin  c t c 
tg
tg
s1
) с2 cos  c t c  Lc// cos  c t c  Lc  с2 cos  c t c 
tg
 ( g cos(1  k * n к/ )  j p sin  )  sin  ;
106
(13)
Вестник КрасГАУ. 2010. №8
a кx  s1//  ( S1 
 ( S1 
s1 //
s
) sin  c t c  2( S1  1 ) /  с cos  c t c 
tg
tg
s1
) с2 sin  c t c  Lc// sin  c t c  Lc  с2 sin  c t c 
tg
(14)
 ( g cos(1  k * n к/ )  j p sin  )  cos  ;
- для мелкой частицы:
a мy   S1//  ( S1 
 ( S1 
s1 //
s
) cos c t c  2( S1  1 ) / с sin c t c
tg
tg
s1
)с2 cos c t c  Lc// cos c t c  Lcс2 cos c t c 
tg
(15)
 ( g cos(1  k * n м/ )  j p sin  )  sin  ;
a мx   s1//  ( S1 
 ( S1 
s1 //
s
) sin  c t c  2( S1  1 ) /  с cos  c t c 
tg
tg
s1
) с2 sin  c t c  Lc// sin  c t c  Lc  с2 sin  c t c 
tg
(16)
 ( g cos(1  k * n м/ )  j p sin  )  cos  .
Интегрирование по времени уравнений (13)–(16), учитывая (6)–(7), дает уравнения проекций реальных относительных скоростей соответственно крупной и мелкой частиц.
Горизонтальная и вертикальная составляющие скорости крупной частицы будут равны:
tв
tв


Vкx  s1// dt  ( S1 
t
t
tв
tв
s1 //
s
) sin  c t c dt  2( S1  1 ) /  с cos  c t c dt 
tg
tg
t

tв

 ( S1 
t
tв
s1
) с2 sin  c t c dt  Lc// sin  c t c dt  Lc  с2 sin  c t c dt 
tg
t
t


(17)
tв

 ( g cos( 1  k  n к/ )  j p sin  ) cos  dt ;
t
tв
Vкy  

tв
S1//
t
tв

 ( S1 
t
tв
s
s
dt  ( S1  1 ) // cos  c t c dt  2( S1  1 ) /  с sin  c t c dt 
tg
tg
t
t


tв
tв
s1
) с2 cos  c t c dt  Lc// cos  c t c dt  Lc  с2 cos  c t c dt 
tg
t
t


tв

 ( g cos(1  k  n к/ )  j p sin  ) sin  dt .
t
Горизонтальная и вертикальная составляющие скорости мелкой частицы будут равны:
107
(18)
Техника
tв
tв

tв
s1 //
s
) sin  c t c dt  2( S1  1 ) /  с cos  c t c dt 
tg
tg
t


V мx   s1// dt  ( S1 
t
t
tв
tв
tв
s
 ( S1  1 ) с2 sin  c t c dt  Lc// sin  c t c dt  Lc  с2 sin  c t c dt 
tg
t
t
t



(19)
tв

 ( g cos(1  k  n м/ )  j p sin  ) cos  dt ;
t
tв
tв

tв

V мy   S1// dt  ( S1 
t
t
tв
s1 //
s
) cos  c t c dt  2( S1  1 ) /  с sin  c t c dt 
tg
tg
t

tв

 ( S1 
t
tв
s1
) с2 cos  c t c dt  Lc// cos  c t c dt  Lc  с2 cos  c t c dt 
tg
t
t


(20)
tв

 ( g cos(1  k  n м/ )  j p sin  ) sin  dt .
t
Интегрирование по времени уравнений (17)–(20) дает уравнения проекций подъема крупной и мелкой частиц.
Проекции подъема крупной частицы на ось х – Rкх↑ и на ось y – Rкy↑ равны:
tв
Rкx 

tв

s1// dt 
t
t
tв


( S1 
t
s1 //
) sin  c t c dt 
tg
s1
) с2 sin  c t c dt 
tg
tв

( S1 
  ( g cos(1  k

tв
  2( S
s1 /
)  с cos  c t c dt 
tg

t
tв

1
tв
Lc// sin  c t c dt 
L 
t
c
2
с
sin  c t c dt 
(21)
t
n к/ )  j p sin  ) cos  dt ;
t
tв
Rкy  

tв
S1// dt 
t
tв


t

( S1 
t
s1 //
) cos  c t c dt 
tg
s
( S1  1 ) с2 cos  c t c dt 
tg
tв
  2( S
s1 /
)  с sin  c t c dt 
tg

t
tв

1
tв
Lc//
cos  c t c dt 
t
L 
c
2
с
cos  c t c dt 
(22)
t
tв

  ( g cos(1  k

n к/ )  j p sin  ) sin  dt .
t
Проекции подъема мелкой частицы на ось х – Rмх↑ и на ось y – Rмy↑ равны:
tв
R мx  

tв
s1// dt 
t
tв


t

t
( S1 
s1 //
) sin  c t c dt 
tg
s
( S1  1 ) с2 sin  c t c dt 
tg
  ( g cos(1  k

  2( S

1

t
tв
s1 /
)  с cos  c t c dt 
tg
tв
Lc//
sin  c t c dt 
t
L 
c
t
tв

tв
n м/ )  j p sin  ) cos  dt ;
t
108
2
с
sin  c t c dt 
(23)
Вестник КрасГАУ. 2010. №8
tв
R мy  

tв
S1// dt 
t
tв


t

t
( S1 
s1 //
) cos  c t c dt 
tg
s
( S1  1 ) с2 cos  c t c dt 
tg
tв
  2( S

t
tв

1
s1 /
)  с sin  c t c dt 
tg
tв
Lc//
cos  c t c dt 
t
L 
c
2
с
cos  c t c dt 
(24)
t
tв

  ( g cos(1  k

n м/ )  j p sin  ) sin  dt .
t
Полученные уравнения проекций ускорения (13)–(16), проекций скорости (17)–(20) и проекций перемещения (21)–(24) крупной и мелкой частиц при взлете позволяют оценить влияние на эти величины конструктивно-установочных параметров новых подвесок решетного стана. Увеличение расстояния между упором
и решетным станом приводит к возрастанию искомых величин. Расстояние между упором и подвеской фигурирует в формулах чаще всего не всей величиной, а частью (s1/tgγ), поэтому может оказывать менее сильное влияние.
Выводы
1. Впервые в исследования поведения семян сортируемого материала введены новые условия, обусловленные оригинальностью разработанной подвески решетного стана. Этими условиями являются: 1) расстояние между упором и решетным станом; 2) расстояние между упором и подвеской.
2. Получены уравнения, описывающие кинематические параметры движения крупной и мелкой частиц
при взлете в период подбрасывания на полотне решета. Существенным отличием этих уравнений является
наличие в них величин расстояния между упором и подвеской и расстояния между упором и решетным станом.
3. Полученные формулы позволяют проследить и оценить влияние новых вводимых условий на кинематику частиц, а значит на поведение частиц при взлете.
4. Возможность воздействия конструктивно-установочными параметрами подвески на кинематику частиц
позволяет оптимизировать процесс сепарации, создавая необходимый режим технологического процесса.
Литература
1.
2.
3.
4.
Быков В.С. Повышение эффективности процесса сепарирования зерновых смесей на плоских качающихся решетах: дис. … д-ра техн. наук. – Воронеж, 1999. – 359 с.
Заика П.М. Вибрационные семяочистительные машины и устройства: учеб. пособие. – М.: МИИСП,
1981. – 144 с.
Горячкин В.П. Избранные труды. Т.1. Теория просеивания зерен и вороха. – М.: Колос, 1968. –
С. 244–253.
Пат. № 2363553, Российская Федерация. МПК В07В 1/46. Подвеска решетного стана семяочистительной машины / В.С. Быков, Л.Т. Свиридов, Г.Н. Вахнина, В.В. Ткачев, Р.С. Ермолов; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. – № 2008108874/03; заявл. 06.03.2008; опубл. 10.08.2009, Бюл. № 22. – 4 с.
109
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
6
Размер файла
437 Кб
Теги
решето, движение, кинематика, полотно, pdf, семя, период, подбрасывании, взлет
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа