ПРУЖИНЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
Анализ показателей для расчета и опенки работы пружинно-транспортируицих рабочих органов
/Основными показателями работы пружинно-транспортирующих рабочих, органов сельскохозяйственных машин. также, как и шнеков являются производительность и расход энергии на единицу перемещаемого материала. Дополнительным расчетным показателем является расчет пружин на прочность, т.к. некоторые параметры технических средств, как длина перемещения материала, диаметр кожуха регламентируются прочностными характеристиками материала проволоки и Формой поперечного сечения проволоки рабочего витка пружины.
Существующие в науке и практике уравнения для определения производительности и мощности привода пружинно-транспортирующих рабочих органов приведены в таблицах 1.5 и 1.6.
Анализ таблиц 1.5 и 1.6 показывает, что авторы рекомендуют раз-' : личные варианты й предположения для определения производительности.6 ■ и энергозатрат. Однако;нет универсальной формулы для всех случаев компановки технических средств для механизации производственных процессов растениеводства и животноводства. Технологические процессы сельскохозяйственного производства требуют специфических подходов
N
Компановки машины или агрегата в каждом конкретном случае. Например, для обычного транспортирования требуется максимальная производитель - юность установки, а в других случаях, наоборот, необходимо перемещать материал на десятки и сотни метров, но в небольших объемах. В одних 'случаях ставится задача достижения наибольшей осевой скорости движения материалам других же, наоборот, стремятся уменьшить данную величину. Исследованию "пружинних транспортеров посвящены работы Преоб-; раженского П. А. ,Калтура З. Ф.,Резника Е. И. ,Кудзиева Э. П. ,Артюх Н. Ф./ и других отечественных и зарубежных ученых,
Где Kw - козйсбипиент производительности; Vz. Cfl'-средняя осевая скорость материала; - угол трения скольжения меяду материалом и пружиной;^-угол наклона винтовой линии оси проволоки пружины по 1 кожуху;Fj - площадь поперечного сечения, отнесенИя.» к наружному диаметру пружины; di - наружный, диаметр наружной спирали; ; - диаметры проволоки наружной и внутренней спиралей;^ - угол наклона винтовой линии наружной и внутренней спиралей; 5., т-шаг Наружной пружины; к^-поправоч.-; ный коэффициент при горизонтальной трассе; с-угол подьема витка по кожуху;-угол подь - емв витка по отношению к диаметру внутренней пружины; (р - угол трения материала о кожух; D - Наружный диаметр пружины; - коэффициент скорости; dCp - средний диаметр спирали; ({/ -коэффициент. эапо. шения;/у;^-коэФФишенты, учитывающие плот-. |НОсть и угол наклона транспортера к горизонту.
8. N=W. Lf<U6~P~ + Irrf ^-Sm*О.*?), L L Cos^-lif3
Где Ц-мощность на удар пружины о материал; - мощность на трение материала о пружину, кожух и подь ем материала; Nj-мощность на трение пружины о кожух, перемешивание, измельчение мггериала; Д/^- мощность на преодоление трения материала о спираль; ^-мощность для подъема материала; Vs,,' - окружная скорость спирали на наружном с среднем радиусе; Q - угол наклона транспортера к горизонту; Wj-мощность на трение материала о кожух; Ы'ц -мощность на трение спирали о кожух; масса и радиус инерции спирали; А/п -мощность на сообщение материалу поступательного движения A/gp - мощность на вращательное движение материала относительно оси шнека; U - скорость поступательного движения материала; S - площадь свободного сечения шнека; Ut, -скорость движения внутреннего цилиццра;1/Ст-скорость на стенке внешнего цилиндрa^W - эффективная вязкость;, C! f,(^-постоянные интегрирования;4с-средняя..
• Обевая скорость точки; Сц - безразмерный коэффициент ; - j-^ - коэффициент трения массы о кожух; Су-безразмерньй коэффициент быстроходности^ э- мощность на сообщение материалу кинетической.
Энергии; - угол трения L - го изгиба.
^.Требования и область применения пр/жинно-транспорти - рующих рабочих органов
Пружина или гибкий шнек. спираль-это элементы машин (1с помощью которых могут транспортироваться сыпучие, жидкие и высоковязкие сельскохозяйственные материалы. В перше вращающуюся в кожухе пружину крупного шага использовали для перемещения цемента в 1927г. Вэлее широкие исследования и применение пружинных транспортеров в нашей стране начаты с 1960годов. Пружины выступают В качестве рабочего органа во многих конструкциях сельскохозяйственных машин для растениеводства и животноводства. например, |злектромагнитные сепараторы семян трав. культиваторы-растениепи - (татели. в доильных установках для подачи комбикормов. раздатчики кормов для коров. свиней, птиц, загрузчики кормов и зерна, внесение !сыпучих гранулированных и жидких комплексных удобрений, прикалывания почвы, уборки сахарной свеклы, обмолота зерновых культур, термического нагрева и сушки зерна, перекачки>жидкостей и т. д.
С помощью пружинно-транспортирующих рабочих органов можно проводить несколько технологических операции/например, транспортирование .смешивание, распределение, дозирование/,так что совмеще - :нием отдельных райэчих операции может 9иь достигнута значительная экономическая эффективность по сравнению с многооперацион-т". |Ными процессами производства.
Пружинно-транспортирующие рабочие органы в достаточной степени отвечают требованиям универсальности машин, позволяют перемещать материал как от привода, так и к приводу, может пружина не вращаться. а бункер, Например, пзредвигатьс^/раздача кормов в клеточных батареях для цкштят^Вариант установки пружины внутри вра' щающегося кожуха позволяет в 2...3 раза увеличить величину кинематического режима работы транспортирующих устройств с вращающимися кожухами. Материал может перемещаться как по горизонтальным, так и по наклонным и вертикальном направлениях, .
При наличии гибкого кожуха материал может перемещаться к по пространственным трассам.
Основные ойласти применения пружинно-транспортирующих рабочих органов сельскохозяйственных машин могут быть объединены в еле-' дующие технологические группы:
- перемещение /транспортирование /;
- дозирование;
-распределение /кормов. зерна. удобрений /;
- смешивание / протравливание /;
- сепарация / почвы /;
- прикатывание;
- выравнивание / почвы /;
- - сушка /термическая обработка от - пыльной головни/:
- электризация / статическая /;
- скарификация / шелушение /;
- теребление;
- обмолот.
I Технико-зкономическая характеристика некоторых существующих в нашей стране и за рубежом пружинных транспортирующих уеттой - ств приведена в таблице Всесоюзным НИИ механизации сельского хозяйства /ВИМ/ рекомендуются пружинные транспортеры для пог-' рузки и разгрузки сыпучих кормов на животноводческих фермах с диаметрами пружин 30...80 мм, толщиной проволоки б. ..10 мм, с од - но - и двухпружинными вариантами. При горизонтальном положении ааборного участка, для случая внутреннего. диаметра кожуха 75 мм, наружного диаметра пружины 60 мм, шага пружины'40 мм и диаметра проволоки 8 мм достигнута производительность по горизонтальной трассе 5.6 м3/ч, по вертикальной же 6.4 м^ч. При диаметрах кожу - ixa 100 и 125 мм рекомендуются пружины из пров. оЛоки /ГОСТ 9389-6С^ диаметром в 8 мм в двухзаходном исполнении.
Рабочих органов
Машины |
Производитель но - сть, Т/ч |
Длина, м. |
Внутренний диаметр Ко жука, мм |
Мощность, кВт |
Число пружин |
Частота вращения, щн"' |
Затраты энэ |
Пгии. |
|
Наружной пружины |
Внутренней поужи - нн |
КВт/т |
КВт/т. м |
||||||
1 |
2 |
3' |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1."Дж. Мартин",фоанция |
, 8 |
10 |
63.5 |
2.3 |
2 |
1400 |
2800 |
0.29 |
0.029 |
2. "Ландел"типа "Сноугер", |
|||||||||
Англия |
19 |
9.1 |
76.2 |
2.25 |
2 |
1400 |
2930 |
0.225 |
0.025 |
3. "Рекорд Сейлз".Швеция, |
17 |
5.7 |
90 |
2.25 |
2 |
1400 |
2830 |
0.135 |
0.02 |
4. "Фридрих Зеглер"типа |
|||||||||
"Спирелла", Германия |
8 |
10. |
63.5 |
2.25 |
2 |
1400 ' |
2800 |
0.28 |
0.028 |
5."Никое Белоянис",ГДР |
15 |
10 |
110 ■ |
2.25 |
2 |
1000 |
- |
0-15 |
0.015 |
В. Андре Топен, франция |
12 |
10 F |
90 |
1.14 |
: 1 |
1400 |
- |
6.095 |
0.0095' |
7.Шотландия / витки квад |
Трос |
||||||||
Ратного сечения |
7.5 |
Б |
89 |
2.2 |
1 |
1000 ' |
3.2 . |
6.029 |
0.0049 |
8.Андре То пен .Франция/ пере |
|||||||||
Менный диаметр пружины/ |
3 |
20 |
50 |
1.7 |
1 |
1000 |
- |
0-57 |
0.0S85 |
Э. Уарченко М. П.,Ставрополь |
- |
50 |
50 |
2.8 |
1 1 |
600 |
- |
- _ |
Продолжение таблицы 1.7
|
На базе прицепа. 1 ЛГУ - 3.5 /ВИМ и ГСПКТБ, Запорожье/вместо разбрасывающего механизма установили две ветви пружины длиной :по б м для перевалки сыпучих материалов до 10 м, самозагрузки, перевозки и выгрузки. Привод пружины цепной передачей от ревер- сивного механизма/для раЗотн на"привод"и "от-привода"/.Разгрузочные концы пружин размещены на концевых' подшипниках, закрепленных к рукавам/кожухам/ тремя шпильками. служащими одновременно и ограждениек. Для предотвращения разбрасывания материала'.быстро- вращающейся пружиной на разгрузочные витки ставится воронка с подпружиненными створками, которые под действием веса материала раскрываются, а после прекращения подачи материала закрываются, ] предотвращая просыпание остатков материала. Параметры пружины: наружный диаметр и шаг по 70 мм;диаметр проволоки 8 мм;длиыа. 7.5 м^материал кожуха РТР /резино-тканевый рукав/; час тот а вращения 1000 мин-*',производительность 15 м3/ч',диаметр кожуха 100 мм^конечные витки поджаты Для удобства монтажа^ пружина двуг - заходная/увеличение прочности в два раза/.
Исследования ЦутшщевойЖВ. транспортера длиной 2 м, стеклянного кожуха диаметром 11 мм, шагом пружины Ю мм. диаметром проволоки 2 мм, частоте вращения Э05 мин-1 .плотности перемещаемого сухого песка 1.565 г/см3 позволили определить, что осевая скорость материала без сердечника составляет 610 см/мин, а с сердечником/резиновый шнур 8 мм/-420 см/мин, про изводит ель но сть соответственно 1410 и 649 см3/мин. Обьем пружины рекомендуется определять согласно уоавнени»: , ,
Vn =0.25-Р82ФШ-^)Ч,
Где Е, S - диаметр проволоки и шаг пружины; с/ц - наружный диаметр пружины.
Испытания на МИС /Омск, 1975/ энергетических и технологических' показателей работы пружинного транспортера длиной 5.025м, диаметра кожуха?*бМ!^стаАь/,пружины 60 мм, проволоки 8 мм, материал корм для птиц показаны в таблицах 1.8 и 1.9 34
Таблица 1.8. Зависимость производительности от частоты вращения
|
Таблица 1.9 Степень измельчения корма пружинным транспортером /ймесь комбикорма с добавлением травяной муки, рыбьего жира, • ракушки, соли, витаминов А^ ,Дд
|
Результаты исследования кормораздатчика для уток длиной 83 м,
Кожух из полиэтиленовой трубы марки 6-50 ШП МРТУ S505-918-63,
Производительностью 0.25 кг/с^проведенные Н. Ф.Артюс? показали,
Что крошение корма составляет О...0.1 уровень звукового дав-
35
Ления согласно ГОСТ 11870 - 56 на расстоянии I м при температура '<C5°G Но икало - "д" о&ет-авяяе® 6} дЕА при-холостом режиме и 46 ДВА в рабочем режиме. йзврс наблюдается при_„оикатке. Пэсле 150 u работы "проследить износ не представляется возможным из - за малой величины износа. Износ контрольных участков после 2500 часов работы составляет 8 %(по кассе трубы).
По данный Каяепса fT. fi. /Латвийский НЙШЭЗХ/, через 6 лет эксплуатации износ полиэтиленовой труйы в начале и конце выгрузных отверстий составляет соответственно 17.8 и ю.4 через б месяцев 1.48.и 0.86 % .
. Согласно исследованиям тсудзиева Э. П./ВКМ^повреждаемость зерна пшеница после 20 кратного пропуска через двухспиральный конвейер при частоте вращения 1500 мин-* показывает, что энергия прорастания увеличивается на З. .»6 ^,а всхожесть уменьшается. на:"-Г 1...2-5S. no одно пружинному конвейеру соответственно 16 % и 2.6%* Повреждаемость гранул карбамида не превышает 1.2 Параметры■ л конвейера:диаметр кожуха 75 мм, длина 5 м, зазор между пружиной"И кожухом 7.5 мм/о дно пружинный вариант/-:и соответственно диаметр кожуха 100 мм, длина 3.5 м, зазор 10 мм./двухпружинный вариант/,__ Количество дробленного зерна пшеницу для всех вариантов испытаний с учетом перегрузок составляет 0.27.. *0.82 Применение Зез - вальных спиралей вместо обычных винтов позволяет увеличить полезную площадь поперечного сечения кожуха на 6...10 устранить вредное трение материала о вал, повышать частоту вращения рабочего органа практически неограниченно, до.5иться максимального коэффициента" наполнения поперечного сечения кожуха не-зависимо от положения загрузочного окна по отнощёяию к гоокзонту. т.е. уг - ла наклона транспортера, добиться прямолинейного движения переме~ щаемогс материала. Зависимость производительности от часто'тк'вощения пр узины /например, до 2000 мин^/представлЯет почти Л^ямую линию /рис.1..7./.
Чоо <IЈOo -;7r ,2Soo. Рис.1.7.Зависимость производительности безвального транспортера от частоты вращения/по Кудзиеву/при диаметре кожура 100 мм, пружины 70 мм, шага пружины 50мм, длины 3.5 м, диаметре проволоки 8 мм.».
П, MW
Ц0 80 S-П, м/мин
Ркс.-J, G, Зависимости производительности от - осевой скорости рабочего органа идентичных винтовых транспортеров:1-идеального;2-5ез - ва ль но го двухспк ра ль ко го; 3- Зез за ль но го' од - Носпирального;4-оЗычного винтового/шне;са/.
Сравнительные испытания на определен;- производительности в зависимости от осевой скооости материала, т.е. идеально го транспортера, у которого коэффициент наполнения равен единице, а осевая скорость материала равна осевой скооости винта показывают, что наиболее близок к идеальному двухспиральный транспортер, далее одно спиральный, и обыч--1й шнековый транспортер/рис. 1.8./.Для всех транспортеров взяты одинаковые диаметры кожуха и шага. по 100 мм.
По данным Ковалевского Б. Г.^д'ля транспортера с внутренним диаметром кожуха 67 мм, диаметром пружины 58 -мм, шагом 30 мм, сечением витка пружины 4 х 12 мм, длиной 10 м, комбикорм плотностью 0.57 кг/дм3.влажностью 8.4 5$ установлены, что произвЬдитель. ность при частоте вращения 1248 мин"' составляет 510кг/ч, при частоте вращения 6000 мин-^ достигает 2811 кг/ч, в то время как при случае проволоки круглого сечения соответственно 4Ш и 2342 кг/ч, т.е. происходит уменьшение производительности на 20 Отмечается уменьшение коэффициента наполнения в пределах 0.86...0.61 для случая круглой проволоки и 0.65...0.7 для прямоугольного витка. Численные значения крутящего момента составляет 19.0 Н. м при пуске и 8.7 Н. м в рабочем режиме. Осевая скорость материала находится в пределах 0«1...0.5 м/с. Угол закручивания витков прямоугольного поперечного сечения при частоте вращения 2о.40,60,80 и
100 с-1 составляет соответственно 120,270,288,250 и 306 градусов.; " / Исследованиями Глозман В. М.,Шйгальского Л. Р..Коган-Вольман /
Г. И./Одесса,НПО "Агропоиоор"/, отмечается, что пусковое время находится в пределах 3...6 с. минимальные энергозатраты при угле наклона винтовой линии 20»•.22°,максимальную напряженность ис - ; пытывает проволока на внутренней поверхности витка. Значения зк-' визалентных/наибольших/ напряжений для пружины диаметром 50 мм,, длиной 4 м, высотой подъема материала 2 м, с радиусом изгиоа 90°, приведены в таблице 1.10.'
-Значения эквивалентннх/наиЗольших/напряжений на внутренней поверхности витков проволоки, кН/см^
|
.Анализ таЗлицы - J.-10 показывает, что при угле наклона винтовой линии пружины более 30° наибольшая частота вращения не должна превышать величину 1500 мин"1,т. к.согласно ГОСТ 93© - 75 вре - (менное сопротивление материала проволоки составляет 120 кН/сз^, а с учетом пускового момента и износа проволоки около. 1000мин"*.
Разра5отаннке в Целиноградском СХИ пружинные высевающие аппараты для мелкосеменных культур позволяют в 2...3 раза уменьшить неравномерность высева по сравнению с катушечными аппаратами. Для случая диаметра пружины 28 мм производительность составляет о. ЗЗЗ...0.684 г/с Изменяясь при этом прямо пропорционально от частоты вращения пружины от 57.4 до Ю2.5 мин"*.Равномерность высева увеличивается с увеличением числа заходов пружины.
Номограммы, разработанные Резником Е.И./БЙЭСХ и ВИМ/ на основе. производственных исследований и практики эксплуатации пружинных транспортеровj показывают, что при небольшой производительности и диаметра - кожуха длина тоанспортирования достигает ЮО и - солее1 метров й материал при этом перемешивается, распределяется и дозируется. Пружинные транспортеры имеют наименьший, по соавнению с другими,«ассу рабочего органа на единицу длины перемещения.