Исследование параметров движения зерна в горизонтально вращающемся решете, страница 2

Целью настоящего исследования является определение динамических коэффициентов сопротивления относительному сдвигу слоев зерновых культурах на различной глубине зернового тела, движущегося по поверхности рабочего органа. Данные коэффициенты необходимы для исследования послойного движения и определяются опытным путем.

Для этой цели была создана экспериментальная установка, схема которой показана на рис. 2.

Установка состоит из станины 2 с двумя горизонтальными рельсами, тележки 4, коробки 5, записывающего прибора 7. Один конец нити А закреплен к тележке, на другой подвешена чашка 1 для гирь. В тележку засыпается зерновая культура высотой H. К коробке 5 присоединена нить Б, второй конец которой присоединен через блок к терморегуляторной пластине 6 записывающего прибора(термографа). Конструкция термографа изменена, вместо часового механизма в барабан 8 поставлен электродвигатель с регулируемым числом оборотов, на барабане закреплена миллиметровая бумага. В консольно закрепленной упругой пластине 6 по длине сделаны 3 отверстия для крепления нити (Б), при изменении точки крепления меняется плечо действия на пластину сдвигающей силы и цена деления на записывающем устройстве.

При тарировке величины сдвигающей силы на бумаге конец нити Б перекидывается через блок А (тележка убирается) в чашку 1 устанавливаются разновесы и фиксируется отклонение пера на бумаге записывающего устройства.

Используя нить А и разновесы определяют усилие, необходимое для перемещения тележки на холостом ходу. Боковины тележки выполнены из стекла, на котором нанесены горизонтальные линии через 1 см. Коробка 6 склеена из оргстекла, на боковине проведены линии через 1 см. Дно коробки закрыто тканью, на которую приклеены зерна.

Величина коэффициента трения на поверхности зернового слоя f₀ определялась двумя способами, при первом протаскивалась ткань с наклеенными на неё зернами по поверхности зернового слоя в тележке; при втором фиксировался угол осыпания зерновой поверхности при вращении цилиндра φ, tg φ = f₀.

Силы трения в каждом слое F₁, F₂, F₃, …, F_n фиксировался самописцем на бумажной ленте в момент начала сдвига тележки относительно коробки. Кроме того, силу трения в слое можно было определить при начале сдвига тележки относительно коробки весом  навески в чашке 1. из двух значений принималось среднее.

                                               (2)                                                                                                                                                                                      (2)

где: Р_сд – вес гирь в чашке 1 в момент сдвига тележки с коробкой;

Р_хх – вес в чашке в момент сдвига тележки при отсутствии коробки.

Полученные результаты замеров сравнивались.

Опыты на каждой культуре проводились в следующем порядке.

Из тележки поочередно снимался сверху слой зерна толщиной 1 см и добавлялся в коробку. Таким образом, в тележке слои зерна по всей её длине уменьшался на 1 см, а в сдвигаемой коробке увеличивался на 1 см. Зерно из тележки вынималось так, чтобы не нарушить плотность и структуру нижележащих слоев зерна.

Полученная на приборе сила сопротивления при сдвиге слоя равна

                      (3)                                                                                                                                                                                      (3)

где: γ – плотность зерна;

s – площадь дна сдвигаемой коробки;

h_X – высота слоя зерна в коробке.

Каждый раз вес вышележащего его слоя зерна G_X определялся взвешиванием на весах.

Из уравнения (3) получим удельную силу  сопротивления сдвигу элементарного слоя зерна на глубине h_X

                                             (4)                                                                                                                                                                                      (4)

В результате проведенных экспериментальных исследований получен график зависимости удельной силы  сопротивления сдвигу для различных культур. Зависимость силы трения, приходящейся на 1 см² поверхности зернового слоя F_{УД х} от расположения этого слоя по высоте в зерновом теле даны на рис. 3.

Предлагаемый метод экспериментального определения удельной силы сопротивления сдвигу элементарных слоев зерна дает возможность значительно упростить его определение по сравнению с методикой предложенной В.В.Гортинским [1].

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. В. В. Гортинский. Сортирование сыпучих тел при их послойном движении по ситам / Гортинский В. В. – Труды ВИМ. Т.34. – М. 1964. с 121-180.

2. В. В. Гортинский. Процессы сепарирования на зерноперерабатывающих предприятиях / Гортинский В. В., Демской А. Б., Борискин М. А. – М. 1980. с 303.