Файл: Диденко Н.Ф. Машины для уборки овощей.pdf

Грохоты с плоскими колеблющимися решетами

В машинах для уборки корнеклубнеплодов наиболее широкое распространение получили грохоты с продольными колебаниями решет: двухрешетные (в копателях КГ-2, КВН-2 и Л КГ-1,4, ком­ байнах КГП-2, ККУ-2 и др.) и гирационные (в машине ЛКГ-1,4).

Колеблющиеся грохоты характеризуются кинематически оп­ ределенной амплитудой колебаний и строго определенными по* величине и направлению перемещением, скоростью и ускорением всех звеньев независимо от участвующих в колебаниях масс. По характеру траектории различают колеблющиеся гро'хоты с пря­ молинейной, круговой и сложной траекторией движения решет;, по наклону решета — горизонтальные; с положительным или отрицательным углом наклона; по расположению подвесок — с верхним, нижним и смешанным расположением, по количеству решет — одинарные и спаренные с последовательным или ярус­ ным расположением решет.

В машинах для уборки картофеля, корнеплодов и лука ис­ пользуются спаренные колеблющиеся грохоты с последователь­ ным расположением решет, положительным углом наклона,, верхними подвесками и симметричной скоростной диаграммой. При установке на переднем коробе перед решетом режущего* лезвия (лемеха) такие грохоты можно отнести к числу универ­ сальных рабочих органов, выполняющих подкапывание, транс­ портирование и сепарацию почвы.

Подкапывание слоя почвы и частично транспортирование рас­ сматривались раньше, поэтому здесь остановимся лишь на ана­ лизе возможных перемещений частиц по поверхности решета.

Как указывалось, частицы почвы могут двигаться как без от­ рыва от колеблющейся поверхности, так и с отрывом (скачками).. Временная граница этих режимов определяется уравнением (72).

Рассмотренные ранее критические режимы работы, при кото­ рых время полета подброшенной частицы равно периоду одного* колебания, являются частным случаем движения почвы в режи­ мах с подбрасыванием. Такие режимы желательны для эффек­ тивного разрушения всего почвенного пласта и отдельных ком­ ков, однако они не желательны для работы грохота как сепари­ рующего органа. В режимах с непрерывным подбрасыванием время контакта частицы почвы с решетом грохота ограничено и вероятность проскакивания частиц в просветы решет крайне мала. Время нахождения частиц на поверхности решета может быть увеличено изменением режимов работы грохота.

Критические режимы работы характеризуются тем, что на­ чало полета частицы совпадает с начальным моментом режимов: второго рода (Кл < 1), а окончание полета совпадает с момен­ том времени tn, также соответствующим началу режимов второго*

2л

рода, т. е. іп = to ----- . При этих режимах частица будет все 00

время находиться в полете, соударяясь с решетом грохота лишь в отдельные моменты времени, т. е. материал будет перемещать­ ся непрерывными скачками.

Если же соударение частицы почвы с решетом будет проис­

I

Рис. 126. Схема возможных перемещений частицы по решету гороха:

частица движется по схеме: полет — движение в контакте с решетом — полет и т. д. (рис. 126).

Время пребывания частицы в контакте с решетом At = (to +

+ — ^— tm а время полета частицы должно быть меньше време- ш J

ни одного периода колебаний, т. е. Тп = рТ, при этом р < 1. Чем меньше величина р, тем больше время контакта почвы с реше­ том и вероятность просеивания мелких частиц почвы. Поэтом) режимы с подбрасыванием при р < 1 могут быть приняты в ка­ честве рабочих для сепарирующих решет качающихся грохотов.

Исследование процесса перемещения и сепарации слоя почвы при помощи скоростной киносъемки подтверждает целесообраз­ ность этих режимов не только для сепарации почвы, но и для транспортирования материала грохотом [8]. Скоростная кино­ съемка позволила выявить действительные скорости перемеще-

ния частиц при различных параметрах грохота и установить характер и закономерность процесса перемещения почвенного пласта по решету грохота.

Срезанный лемехом пласт, попадая на решето, распадается на отдельные частицы различных размеров, которые, совершая колебательные движения с решетом, периодически отрываются, совершают полет и вновь падают на него. Благодаря этому про­ исходит «разжижение» транспортируемого пласта, наблюдается погружение более плотных частиц в нижние слои почвы и всплы­ вание менее плотных. Это явление отмечалось рядом исследова­ телей при изучении аналогичных процессов, связанных с колеб­ лющимися средами [3]. При исследованиях установлено также, что скорость вертикального погружения более плотных частиц тем больше, чем больше ускорение решета.

При движении частиц в слое имеет место также расклинива­ ющий эффект, приводящий к всплыванию крупных частиц в сре­ де мелких той же плотности. Оба этих явления положительно влияют на процесс сепарации, поскольку корнеплоды и лукови­ цы как менее плотные тела стремятся всплыть на поверхность пласта, а мелкая почва, дойдя до поверхности решета, просеи­ вается .в просветы между прутками.

Наряду с этим установлено, что при работе грохота, как пра­ вило, отсутствует синхронизация движения частиц, т. е. одно­ временный их отрыв и падение на решето. Если частицы отры­ ваются от решета примерно в один и тот же момент, то различие времени полета каждой из них приводит к асинхронизации дви­ жений. Вследствие того, что удар частицы о решето происходит в течение некоторого вполне определенного отрезка времен, частица не отрывается от решета мгновенно, как это принято при теоретическом рассмотрении процесса. Упавшая на решето частица вновь приобретает скорость решета за определенный период времени, в результате этого последующий отрыв частицы от решета происходит с запаздыванием. Такой цикличный ха­ рактер движения частиц, когда за каждым скачком нормальной длины следует уменьшенный, является преобладающим в крити­ ческих режимах работы грохота.

Из результатов опыта (рис. 127) видно, что перемещение час­ тицы по грохоту за один оборот вала кривошипа неодинаковое: в одном случае оно равно 83 мм (положения 1—2), в других 46 мм (положения 2—3) и 52 мм (положения 3—4). При часто­ те вращения эксцентрикового вала 537 об/мин скорости переме­ щения соответственно равны 0,74; 0,41 и 0,47 м/с. Средняя ско­ рость составляет 0,54 м/с.

При низких частотах колебаний решета, когда время полета частиц меньше времени одного периода колебания, почва под­

ствуют лучшей полноте сепарации. Это подтверждается и экспе­ риментальными работами.

В ранних исследованиях, которые проводились в ВИСХОМе, ВИМе, НИИМЭСХе Северо-Запада и других организациях, про­ цесс сепарации (просеивания) почвы на грохотах изучался главным образом в лабораторных и лабораторно-полевых усло­ виях на стационарных установках. В результате этих исследова­ ний установлено влияние на эффективность сепарации парамет­ ров и рабочего режима грохота, а также определены пределы оптимальных значений некоторых параметров. Однако получен­ ные материалы не могут являться основой при проектировании и расчете грохотов, так как опыты проводились на стационарных установках в лабораторно-полевых условиях при подаче поч­ вы не превышавшей 20 кг/(с-м), транспор­ тером-питателем, кото­ рый загружали вруч­ ную. При подкапыва­ нии пласта лопатами и ручной загрузке его на-1*

Рис. 127. Движение макета корнеплода по решету гро­ хота в критических режи­ мах:

1 — 4 — положения макета, со­ ответствующие кинограмме опы­ та скоростной киносъемки

рушалась структура почвы, поэтому полученные данные нуждались в проверке в условиях, близких к реальным.

В работах, выполненных в ВИСХОМе на мобильных установ­ ках, получены значения коэффициентов сепарации в зависимо­ сти от физического состояния почвы в условиях, близких к поле­ вым [8, 20]. Этими коэффициентами можно пользоваться для ориентировочных расчетов при проектировании грохотов.

Как и при опытах на стационарных установках, исследование сепарирующей способности грохота на подвижной установке показало, что при увеличении влажности почвы полнота сепара­ ции снижается, при этом нижний предел пластичности почвы является границей, разделяющей зоны хорошей и плохой сепа­ рации (рис. 128, а). Оптимальной для сепарации является влаж­ ность до 21%. При обработке почв влажностью свыше 24% сепарация их грохотом практически прекращается. Изучение се­ парации сухой некомковатой почвы при частоте вращения 400— 800 об/мин и амплитуде колебаний решет 5—25 мм показало, что изменение этих параметров в таких пределах практически не оказывает влияния на коэффициент сепарации почвы, кото­ рый остается высоким (98%). При этом установлено, что коэф­ фициент сепарации почвы несколько падает с увеличением подачи.

Не выявлена тенденция к увеличению коэффициента сепара­ ции с повышением частоты вращения кривошипа и амплитуды колебаний для почвы, находящейся в пластичной консистенции (влажность 29—30%). Коэффициент сепарации пластичной поч­ вы не зависит от режима работы грохота и не превышает 0,1.

Частота вращения кривошипа в значительной степени влияет на сепарацию почвы, находящейся в твердой консистенции,

Рис. 128. Влияние основных параметров на коэффициент сепарации ц поч­ вы грохотом:

с влажностью 22—24%, близкой к нижней границе пластич­ ности.

Полнота сепарации почвы влажностью 25—28% с увеличе­ нием частоты вращения п повышается только в определенном диапазоне частот: при п — 400 об/мин коэффициент сепарации составлял 0,55, при п = 600 об/мин он увеличился до 0,63 (рис. 128, б). Дальнейшее увеличение частоты вращения криво­ шипа до 700 об/мин не влияет на коэффициент сепарации. По­ этому повышение частоты вращения более 700 об/мин при ам­ плитуде 25 мм и более 850 об/мин при амплитуде 15 мм являет­ ся нецелесообразным.