сотрудник
сотрудник
Казань, Республика Татарстан, Россия
В статье показаны теоретические исследования ударного взаимодействия зерна, разгоняемого ротором пневмомеханического шелушителя, с декой. Теоретически определены силы разрушения структурных элементов зерна при возможных направлениях и условиях удара зерна о деку: при неподвижной деке, при условии её вращения в сторону вращения ротора, при условии её вращения в сторону противоположную вращению ротора. Найдена работа и затрачиваемая кинетическая энергия, необходимая для такого разрушения, дано понятие коэффициента восстановления зерна как отношение его кинетических энергий до удара о деку и после. Для различных вариантов удара зерна о деку определён КПД работы всей системы. Доказано, что наиболее эффективное шелушение зерна будет происходить в случае вращения деки в противоположную сторону вращения ротора. В этом случае зерно вначале перемещается в воздушном потоке создаваемым ротором, а подойдя ближе к поверхности деки переходит в воздушный поток, создаваемый ею и меняет свое направление движения на обратное. Таким потоком легко управлять, изменяя частоту вращения деки, что дает возможность получить прямой (перпендикулярный) удар зерна об неё. Проведенные исследования более полно раскрывают картину взаимодействия зерна с декой в рабочей зоне пневмомеханического шелушителя.
шелушитель, дека, удар, сила разрушения, энергия разрушения, скорость удара.
Качество переработки зерна в крупу в большей степени зависит от эффективности отделения наружных оболочек зерна от ядра, выполняемых шелушильными машинами. Для шелушильных машин пневмомеханического типа, разрабатываемых в Казанском ГАУ, важное значение для качественного шелушения имеет направление скорости удара зерна о поверхность деки и дальнейшее взаимодействие зерна с этой поверхностью [8, 9, 10, 11].
Целью данной работы является проведение теоретических исследований, более полно раскрывающих взаимодействие зерна с рабочими органами пневмомеханического шелушителя.
Анализ и обсуждение результатов. Известно, что кинетическая энергия зерна состоит из кинетической энергии поступательного движения и кинетической энергии вращательного движения зерна и выражается формулой [3]
где ϑз=ωrз – линейная скорость поступательного движения зерна, r3 – радиус зерна, ω - угловая скорость вращательного движения зерна.
Зерно во время отрыва от поверхности ротора вращается против направления вращения ротора, при этом часть зерна будет иметь скорость, равную линейной скорости ϑ, а противоположная часть будет иметь скорость – ϑ . Так как эта часть будет вращаться против направления потока воздуха, то зерно будет иметь равнозамедленное вращательное движения с угловым ускорением [3]: де η – коэффициент вязкости воздуха, ϑв – скорость воздушного потока, ρ – плотность зерна.
Расчеты показывают, что угловое ускорение зерна незначительно влияет на угловую скорость зерна и, следовательно, можно изменением угловой скорости зерна пренебречь.
Для качественного шелушения сила удара зерна F о деку пневмомеханического шелушителя должна быть меньше силы удара разрушения зерна ядрицы F яp и больше силы разрушения оболочки зерна F 0p . Требуемое значение силы удара можно регулировать скоростью движения зерна и углом удара (падения) зерна о деку пневмомеханического шелушителя. Этого можно добиться как регулированием угловой скорости вращение ротора, так и дополнительным вращением деки [3].
1. Закиев С.Е., Квурт Ю.П., Хара З., Власак П. Удар маленького тела о поверхность в жидкой среде. Сб. трудов ХХVII международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТ - 27, Саратов.- 2014г. С.8-11.
2. Ибятов Р.И. К расчету траектории движения зерна в рабочем пространстве пневмомеханического шелушителя с реверсивной декой / Р.Ш. Ибятов, А.В. Дмитриев, Р.И. Лотфуллин // Вестник Казанского ГАУ. - Казань, 2015. - № 1(35). С. 62-67.
3. Лотфуллин Р.Ш. К определению силы удара зерна о деку пневмомеханического шелушителя / Р.Ш. Лотфуллин, Р.И. Ибятов, А.В. Дмитриев // Техника и оборудование для села. - 2015. №10. - С 38-40.
4. Лотфуллин Р.Ш., Ибятов Р.И., Дмитриев А.В. Влияние коэффициента восстановления зерна на процесс шелушения при его ударе о деку пневмомеханического шелушителя. Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-29: сб. трудов XXIX Междунар. науч. конф.: в 12 т. Т.5 / под общей редакцией А.А. Большакова. - Саратов: Саратов. гос. техн. ун-т; Санкт-Петербург: СПбГТИ(ТУ), СПбПУ, СПИИРАН; Самара: Самарск. гос. техн. ун-т, 2016. - С. 34-37.
5. Лотфуллин Р.Ш., Ибятов Р.И., Дмитриев А.В. О коэффициенте восстановления зерна в рабочей зоне пневмомеханического шелушителя. Аграрная наука XXI века. Актуальные исследования и перспективы / Материалы международной научно-практической конференции Института механизации и технического сервиса. - Казань: Издательство Казанского ГАУ, 2016 - С. 116-119
6. Нуруллин Э.Г., Маланичев И.В. Моделирование пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур. - Казань: Казанский государственный университет, 2009.
7. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М.«Высшая школа». 1998 .- С.153-154.
8. Фёдоров Д.Г. Шелушитель зерна гречихи с реверсивной декой/ Д.Г. Фёдоров. А.В. Дмитриев, Ф.З. Кадырова// Сельский механизатор. 2014. - №11. - С 18-19.
9. Устройство для шелушения зерна с реверсивной декой : патент. 140311 Рос. Федерация : МПК В 02 В 3/00 / Дмитриев А.В., Фёдоров Д.Г., Ибятов Р.И., Лотфуллин Р.Ш. ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет». Заявл. 02.07.2013 ; опубл. 10.05.2014. Бюл. № 13.
10. Устройство для шелушения зерна пневмомеханического типа : патент 2591725 Рос. Федерация : МПК В 02 В 3/00 / Дмитриев А.В., Фёдоров Д.Г., Нуруллин Э.Г., Ибятов Р.И., Лотфуллин Р.Ш. ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет». Заявл. 11.03.2015 ; опубл. 20.07.2016. Бюл. № 20.
11. Khaliullin D.T., Dmitriev A.V. Pnevmo mechanical device for grain hulling / Journal of Advanced Research in Technical Science. - North Charleston, USA: SRC MS, GreateSpace. - 2016. Issue 2. - p. 85-88.
