Результаты моделирования процесса сепарации на сетчатом полотне скельператора

Создание современной зерноочистительной техники – одна из важных задач развития сельского хозяйства. Одним из важных рабочих элементов системы очистки является транспортёрный скельператор, выделяющий большую часть крупных примесей, однако оптимизация его параметров не завершена, так как процесс его функционирования до конца не изучен.

Мы рассмотрели процесс параметрического синтеза подсистемы операций предварительной очистки зерна на транспортёрном скельператоре (по типу МПО-50) в зерноочистительной машине, используемой в универсальном зерноочистительном агрегате.

Целью параметрической оптимизации и многомерного анализа рассматриваемой подсистемы рабочих элементов являлась оценка показателей их функционирования от изменения параметров отверстий на сетке скельператора и оптмизация параметров этой подсистемы операций.

Основными геометрическими параметрами транспортерного скельператора являются размеры его отверстий б х Г, толщина d_п проволоки сетки (Рис. 2), длина l_т и ширина В транспортера, угол  наклона его к горизонту, частота ударов подбивальщика сетки (Рис. 1).

Рис.1. Схема транспортера-скельператора.

При функционировании транспортерный скельператор можно разделить на 2-а участка: первый – с полной загрузкой СГС, слой СГС длиной l_пз, 2-й-с неполной загрузкой длиной l_нз (см.Рис. 1).

На первом участке транспортер-скельператор (сепаратор) можно представить в виде 2-х расположенных друг над другом и неоднородных по высоте «условных» решет равной длины l_пз, обладающих каждое, отличным от другого, но постоянным для отдельного решета коэффициентом сепарации _j. Для первого верхнего «условного» решета, образованного слоем СГС с равномерным распределением в нем j-ых компонентов, при условии содержания b компонентов (j=1,2.......,b) в исходной СГС с известными плотностями вероятности f(b_шj) распределения по ширине и задаваемой шириной б (бГ) (или при Гб) (см. Рис. 2) отверстий транспортера-скельператора, полнота просеивания _1j j-го компонента СГС на первом участке транспортера длиной l_пз

Рисунок. 2 Квадратное (а) и прямоугольное (б) отверстия сетки транспортера

, (1)

а количество просеивающегося j-го компонента в единицу времени на первом участке транспортера

. (2)

Здесь (3)

где V_{т -} относительная скорость рабочей ветви транспортера;

V_zj -составляющая средней скорости относительного перемещения (опускание к поверхности транспортера) j-го компонента в слое СГС; f=z(У)- уравнение линии, ограничивающей сверху слой СГС на транспортёре-скельператоре;

(4)

Найденные величины l_пз и V_zj определяют величину _1j из (3).

Величина коэффициента сепарации 2-го «условного» решета

(5)

где У₁ -участок переносного перемещения j-го компонента на транспортере за один удар подбивальщика;

(6)

n_{п -} частота ударов подбивальщика с силой, обеспечивающей подброс j-ых компонентов СГС относительно отверстий скельператора.

P_2/1j -вероятность прохода j-го компонента СГС через второе «условное» решето - транспортер-скельператор.

Вероятность P_2/1j представлена в виде комбинации несовместных событий

(7)

где P_3/1j-вероятность j-му компоненту (bшjГ), опускаясь на транспортер-скельператор, принимающему с равной вероятностью различные положения в пространстве, попасть своим центром масс в отверстие транспортера.

P_{6/5j -} вероятность j-му компоненту длиной l_j, центр масс которого попал в зону отверстия, перемещаясь по углом  к транспортеру (0, пройти через круглое или эллиптическое отверстие за период одного встряхивания ветви транспортера.

P3/1j=-условное «живое» сечение рабочей ветви транспортера-скельператора в плоскости перпендикулярной вектору скорости Vj опускания j-го компонента на транспортер.

Вероятности определены [1; 2]

Полнота просеивания j-ого компонента СГС на втором участке _2j длиной l_нз (см. Рис.3) определится из выражения (1) при , определится из выражения (5), а l_пз заменится на l_нз Тогда общая полнота просеивания j-ого компонента на всей длине l_т транспортера-скельператора

, (8)

а просеивание в единицу времени j-ого компонента Y_nj и фракции из j-ых компонентов Y_n СГС по всей его длине

; (9)

. (10)

Полнота схода j-ого компонента с транспортера-скельператора

(11)

Приведенная стахостическая функциональная аналитическая модель процесса функционирования транспортерного скельператора адекватна [3] и позволяет учитывать основные аргументы векторов входных и управляющих воздействий на рассматриваемый процесс, а, следовательно, качественно проводить многомерный анализ и параметрический синтез транспортера-скельператора.

Используя программный комплекс кафедра «СХМ и О» ДГТУ, а также математические модели описанные выше были смоделированы процессы сепарации зернового материала на транспортёрном скельператоре машины МПО. В качестве исходных данных для расчёта были приняты: содержание компонентов в зерновом материале – чистое зерно 89,3%; зерновые примеси 4,3%; солома дроблёная 1%; колоски 2%; семена сорняков 0,2%; полова 0,1%; мелкий сор 0,8%; крупные минеральные примеси 0,2%; корзинки осота 0,5%; дикая редька 0,5%; органические примеси 1,1%. Угол наклона транспортёра α_тр=18˚. Скорость полотна транспортёра 0,6 м/с. Частота ударов подбивальщика – 2,6 с^-1. Диаметр проволоки сетки 1,2мм. Глубина S пневмоканала принята 0,22м. Плотность зернового вороха 700кг/м³.

Результаты расчётов представлены и на рисунке 3.

(а) (б)

Рис. 3. Зависимость чистоты зернового материала (а) и критерия эффективности выделения компонентов (б) из зернового материала прошедшего через скельператор
с различными параметрами отверстий сетки от подачи на него зернового материала.

Вывод. Анализ полученных результатов, согласно рисункам 3-6, позволяет рекомендовать для установки на скельператор сетки с параметрами ячейки 15х13 мм.

Литература:

1. Ермольев Ю.И., Лукинов Г.И., Шелков М.В. Вероятностная модель процесса сепарации зернового вороха на транспортёрном скельператоре//Деп.ВИНИТИ.-№3311 .ДГТУ.-Ростов-на Дону, 1999.

2. Ермольев Ю.И. Интенсификация технологических операций в воздшно-решётных зерноочистительных машинах.-Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 1998.-494с.

3. Ермольев Ю.И., Лукинов Г.И. Моделирование процесса сепарации зерновых отходов на транспортёрном скельператоре.// Вестник ДГТУ.-Т.2.-№2(12).-2002.