Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ КОНУСНОГО КЛАССИФИКАТОРА НА МГНОВЕННЫЕ УГЛОВЫЕ СКОРОСТИ

Вахнина Г.Н. 1
1 ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
В результате исследования физико-механических процессов комплексной предпосевной обработки семян выявлена зависимость мгновенных угловых скоростей от конструктивно-установочных параметров конусного классификатора, а именно – от ширины каркаса, диаметра верхнего решета, диаметра среднего большего решета, расстояния между решетами, угла наклона корпуса с решетами. Полученные расчетные значения позволили выяснить интенсивность изменения мгновенных угловых скоростей при движении корпуса каркаса влево и вправо. В соответствии с построенными графиками получены следующие результаты: увеличение ширины каркаса классификатора приводит к резкому возрастанию мгновенных угловых скоростей в диапазоне от 0,0001 рад/с до 0,3 рад/с; увеличение диаметра среднего большего решета снижает мгновенные угловые скорости в диапазоне от 0,34 рад/с до 0,002 рад/с. Возрастание угла наклона рабочего органа, максимальная величина которого ограничена средним положением горизонтального элемента каркаса, оказывает прямое влияние на мгновенные угловые скорости.
возвратно-колебательное движение
положение горизонтального элемента
конусный классификатор
мгновенная угловая скорость решета
1. Вахнина Г. Н. Повышение эффективности процесса сортирования семян хвойных пород на плоскорешетном сепараторе [Текст]: автореф. дис. … к-та техн. наук: 05.21.01: защищена 2011 / Г. Н. Вахнина. – Воронеж, 2011. – 16 с.
2. Вахнина Г.Н. Ресурсосберегающая технология комплексной предпосевной обработки лесных семян / Г. Н. Вахнина // Актуальные проблемы лесного комплекса / Под общей редакцией Е.А. Памфилова: Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической конференции. Вып. 31. – Брянск: БГИТА, 2012. – С. 118-120.
3. Вахнина Г.Н. К расчету перемещения корпуса конусного классификатора для лесных семян (со средним положением горизонтального элемента каркаса) / Г. Н. Вахнина, Р. Г. Боровиков, И. Н. Журавлев, В. В. Стасюк, П. Н. Щеблыкин // I международная научно-практическая конференция «Технические науки: современные проблемы и перспективы развития», 10 дек. 2012 г. [Текст]: [материалы]: / Приволжский научно-исследовательский центр. – Йошкар-Ола: Коллоквиум, 2013. – С. 196-201.
4. Вахнина Г.Н. Аналитическая модель скоростного режима работы конусного классификатора / Г. Н. Вахнина, А. В. Князев, С. С. Лосев // Современные проблемы науки и образования, 2013. – № 2; URL: http://www.science-education.ru/108-9070
5. Драпалюк М. В. Исследование кинематики разгона роторов с цепью в горизонтальной и вертикальной плоскостях / М. В. Драпалюк, Л. Д. Бухтояров, Д. С. Сергиенко // Лесотехнический журнал. – Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2012. – № 4(8). – С. 101-105.
6. Пат. № 2478446 РФ, МПК В07В 1/46. Конусный классификатор [Текст] / Г. Н. Вахнина, Ф. В. Пошарников, Е. В. Кондрашова, Р. Г. Боровиков; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО ВГЛТА». – № 2011140912/06; заявл. 07.10.2011; опубл. 10.04.2013, Бюл. № 10. – 3 с.: ил.
7. Пошарников Ф. В. Результаты полевых исследований по высеву крупных лесных семян лесопитомниковой сажалкой с новым высевающим аппаратом // Ф. В. Пошарников, В. С. Попов. Лесотехнический журнал. – Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2012. – № 4(8). – С. 120-127.

Введение

Развивая аналитическую базу теории обработки семян [1, 7], в частности предпосевной, мы изучаем физико-механические аспекты предложенной нами ресурсосберегающей технологии [2].

Теоретические исследования физических процессов, происходящих при комплексной предпосевной обработке семян на конусном классификаторе [6], начатые в работах [3, 4], приводят нас к необходимости изучения влияния на мгновенные угловые скорости решет конструктивно-установочных параметров самого классификатора.

Целью настоящего исследования является выявление зависимости величин мгновенных угловых скоростей решет от диаметра решет, расстояния между ними, угла наклона рабочего органа, максимальная величина которого ограничена средним положением горизонтального элемента каркаса. Это важно для составления в дальнейшем динамических моделей сил, действующих на семенной материал в процессе обработки.

Материал и методы исследований. Исследования основывались на методах дифференциального исчисления, аналитического моделирования, законах теоретической механики [5]. Рассмотрим мгновенные угловые скорости решет при движении рабочего органа влево со средним положением горизонтального элемента каркаса в соответствии со схемой на рис. 1. Введем обозначения по рисунку 1: W0 – центр отклонения корпуса с решетами; Wвсл – крайняя левая точка верхнего решета; Wсбсл – крайняя левая точка среднего большего решета; Wсмсл – крайняя левая точка среднего меньшего решета; Wнсл – крайняя левая точка нижнего решета; ωлвс – мгновенная угловая скорость крайней левой точки верхнего решета, с-1; ωлсбс – мгновенная угловая скорость крайней левой точки среднего большего решета, с-1; ωлсмс – мгновенная угловая скорость крайней левой точки среднего меньшего решета, с-1; ωлнс – мгновенная угловая скорость крайней левой точки нижнего решета, с-1.

Мгновенные угловые скорости крайних левых точек решет при движении корпуса влево со средним положением горизонтального элемента:

; (1)

; (2)

; (3)

; (4)

где Вкар – ширина каркаса, м; Dсбр – диаметр среднего большего решета, м; Dсмр – диаметр среднего меньшего решета, м; Δs – расстояние между решетами, мм; γ – угол конуса корпуса при вершине, рад [3].

Рисунок 1. Расчетная схема мгновенных угловых скоростей крайних точек решет при движении влево со средним положением горизонтального элемента каркаса

Рассмотрим мгновенные угловые скорости решет при движении рабочего органа вправо со средним положением горизонтального элемента каркаса в соответствии со схемой на рис. 2. Введем обозначения по рисунку 2: W0 – центр отклонения корпуса с решетами; Wвсп – крайняя правая точка верхнего решета; Wсбсп – крайняя правая точка среднего большего решета; Wсмсп – крайняя правая точка среднего меньшего решета; Wнсп – крайняя правая точка нижнего решета; ωпвс – мгновенная угловая скорость крайней правой точки верхнего решета, с-1; ωпсбс – мгновенная угловая скорость крайней правой точки среднего большего решета, с-1; ωпсмс – мгновенная угловая скорость крайней правой точки среднего меньшего решета, с-1; ωпнвс – мгновенная угловая скорость крайней правой точки нижнего решета, с-1.

Рисунок 2. Расчетная схема мгновенных угловых скоростей крайних точек решет при движении вправо со средним положением горизонтального элемента каркаса

Мгновенные угловые скорости крайних правых точек решет при движении корпуса вправо со средним положением горизонтального элемента:

; (5)

; (6)

; (7)

; (8)

где βпс – угол наклона корпуса с решетами при движении вправо с горизонтальным элементом в среднем положении, град [3].

Результаты и обсуждение. Согласно полученным уравнениям (1–4), мгновенные угловые скорости решет при движении влево напрямую зависят от величины каркаса и имеют обратную зависимость от диаметра решет, причем от среднего большего и среднего меньшего, от расстояния между решетами и от угла конуса при вершине рабочего органа. Все перечисленные величины составляют конструктивно-установочные параметры классификатора. Имея возможность изменять их, мы можем влиять на параметры процесса обработки семян. Уравнения (5–8) показывают, что мгновенные угловые скорости при движении вправо также напрямую зависят от величины каркаса, обратно зависят от диаметра среднего большего решета, угла конуса при вершине, но имеют еще обратную зависимость от угла наклона корпуса. Величина угла наклона корпуса полностью контролируется положением горизонтального элемента каркаса: чем выше он установлен, тем меньше угол.

Расчеты проводили со следующими величинами: Вкар = [0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 0,95] м; Dсбр = [0,4; 0,42; 0,45; 0,49; 0,51; 0,55] м; Dсмр = 0,35 м; Δs = 0,1 м; γ = 35 град; β = 14 град.

Графические зависимости (рис. 3) полностью согласовываются с теоретическими выводами. Увеличение ширины каркаса от 0,5 м до 0,95 м приводит к возрастанию мгновенных угловых скоростей от 0,001 рад/с до 0,0085 рад/с при движении влево и от 0,05 рад/с до 0,3 рад/с при движении вправо.

 

а) движение влево                                                   б) движение вправо

Рисунок 3. Зависимость мгновенных угловых скоростей решет от размеров каркаса классификатора

В соответствии с графиками (рис. 4) увеличение диаметра среднего большего решета от 0,4 м до 0,55 м снижает мгновенные угловые скорости от 0,0071 рад/с до 0,002 рад/с при движении влево и от 0,34 рад/с до 0,06 рад/с при движении вправо.

 

а) движение влево                                                       б) движение вправо

Рисунок 4. Зависимость мгновенных угловых скоростей решет от диаметра среднего большего решета

Полученные расчетные значения (рис. 3, 4) характеризуют рабочий процесс с конкретными конструктивно-установочными параметрами. Это дает возможность изучить интенсивность влияния каждого параметра и позволяет задавать их соотношение для достижения наиболее эффективной работы классификатора.

Выводы

1. Впервые получены уравнения для расчета мгновенных угловых скоростей решет конусного классификатора, учитывающие его конструктивно-установочные параметры со средним положением горизонтального элемента каркаса.

2. Возможность изменения конструктивных особенностей классификатора будет влиять на физические характеристики процесса обработки семян, в данном случае на мгновенные угловые скорости, которые определяют частоту колебаний. Контролирование возвратно-колебательного движения в процессе работы классификатора очень важно, так как это позволит влиять на эффективность предпосевной обработки семян.

3. Проведенные исследования открывают возможность дальнейшего изучения комплексной предпосевной обработки семян с точки зрения происходящих динамических процессов.

Рецензенты:

Бартенев И.М., д.т.н., профессор кафедры «Механизации лесного хозяйства и проектирования машин» ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», г. Воронеж.

Стородубцева Т.Н., д.т.н., профессор, профессор кафедры «Промышленного строительства, транспорта и геодезии» ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», г. Воронеж.


Библиографическая ссылка

Вахнина Г.Н. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ КОНУСНОГО КЛАССИФИКАТОРА НА МГНОВЕННЫЕ УГЛОВЫЕ СКОРОСТИ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 1. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=11432 (дата обращения: 19.06.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674