Шляхи підвищення ефективності роботи малогабаритних кормодробарок (стр. 5 из 11)

Враховуючи, що швидкість удару складається з переносної швидкості обертання барабана і відносної швидкості коливань молотка, які при прямому ударі лежать на одній прямій, запишемо:

,

де l_c - лінійний розмір від осі закріплення молотка до його центра мас;

r_o - радіус закріплення осі молотка на барабані (рис.3.2).

Рис.3.2 Геометричні параметри системи барабан - молоток

Після підстановки, перетворень і спрощень:

(3.6)

Враховуючи теорію удару, швидкість молотка після удару можна записати:

, (3.7)

де

- швидкість молотка після удару;

- швидкість молотка до удару;

- швидкість порції зерна в момент удару;

- коефіцієнт відновлення, залежить від матеріалу тіл, що співударяються: для пшениці k_в=0,8.0,4; для гороху k_в= 0,77…0,4; для кукурудзи k_в=0,7…0,34.

- маса молотка;

- маса порції зерна, що попадає на молоток в момент удару.

Тоді вираз для знаходження енергії удару молотка запишеться:

. (3.8)

Одержане рівняння дає змогу теоретично визначити кінетичну енергію молотка при квазіупружному ударі по частці матеріалу масою т_з. Враховуючи дану теоретичну залежність, представляється можливим визначити енергетичні показники - критичну швидкість руйнування матеріалу та потужність, необхідну для його подрібнення.

3.3 Визначення критичної швидкості руйнування зернових матеріалів

Як було вказано вище, для описання процесу руйнування матеріалів з пружно - в’язкими властивостями запропонували використовувати енергетичний критерій міцності. Сутність цієї теорії полягає в тому, що в процесі деформації деяка частина енергії розсіюється при внутрішньому терті, а енергія П накопичується, як потенціальна енергія пружини:

; (3.9)

де Е - модуль пружності матеріалу;

- відносна деформація зразка матеріалу,

;

де

- приріст довжини зразка матеріалу;

- довжина зразка матеріалу;

V - об’єм зразка матеріалу.

Трансформуючи цей вираз, одержимо значення питомої роботи руйнування для даного матеріалу:

,

де А_{п -} значення питомої роботи.

Оскільки напругу

в зразку можна виразити

,

то вираз для визначення роботи на руйнування зразка матеріалу набуде вигляду:

, (3.10)

Руйнування відбувається, якщо значення накопиченої енергії досягає величини критичної питомої роботи, тобто коли напруга у зразку сягає межі міцності для даного матеріалу [46]

; (3.11)

де

_кр - критична напруга у зразку.

Таким чином, молоток для руйнування деякого об’єму матеріалу V повинен виконати критичну роботу А_кр, тому праві частини виразів (3.8) і (3.10) будуть дорівнювати одна одній:

Звідси можемо знайти критичну швидкість удару молотка, при якій відбудеться руйнування зернівки:

(3.12)

Момент інерції молотка знаходиться з виразу [11]:

. (3.13)

де l_{зв -} зведена довжина молотка,

l_с - відстань від осі підвісу до центра мас молотка.

т - маса молотка.

Об’єм порції, що попадає під удар молотка для зернових матеріалів можна записати:

.

де а, в, h - довжина, ширина і висота зернівки відповідно;

z - кількість зернівок, що попали під удар одного молотка.

Для інженерних розрахунків можна спростити (3.12), оскільки:

Тоді вираз для знаходження критичної швидкості удару:

або:

(3.14)

Таким чином, отримано рівняння для знаходження критичної швидкості руйнування зернових матеріалів, яке враховує фізико - механічні властивості сировини (модуль пружності Е,

_кр - критичну напругу руйнування, - коефіцієнт відновлення, - масу, розмір зернівки а

,) та параметри робочого органу (J_А - момент інерції молотка, - масу молотка; l _c - відстань від осі підвісу до центра мас молотка, l_{зв -} зведену довжину молотка).

3.4 Визначення потужності на подрібнення зернових матеріалів

Одержане рівняння для визначення критичної швидкості руйнування зернових матеріалів дає можливість теоретично визначити потужність, необхідну для подрібнення зернового матеріалу

(3.15)

де Р_п - потужність на подрібнення матеріалу;

- критична швидкість ударного руйнування матеріалу;

F - зусилля руйнування зразка матеріалу;

- коефіцієнт корисної дії робочого органу.

Підставляючи вираз для визначення критичної швидкості руйнування, і враховуючи, що

, одержимо:

;

або:

(3.16)

де S - площа поперечного перерізу зразка;

F - зусилля руйнування зразка матеріалу;

Е - модуль пружності зернівки;

- питома вага зернового матеріалу;

- маса зернівки;

z - кількість зернівок, що попали під удар одного молотка;

V - об’єм порції зерна;

Z - кількість молотків, що подрібнюють;

т - маса молотка;

l _c - відстань від осі підвісу до центра мас молотка;

J_А - момент інерції молотка.

Дана залежність (3.16) дозволяє визначити корисну потужність на подрібнення будь-якого виду зернового матеріалу, якщо відомі його параметри, які характеризують здатність до руйнування, і параметри робочого органу, причому з урахуванням ступеню зношування молотків.

Розділ 4. Програма та методика експериментальних досліджень

4.1 Мета і програма експериментальних досліджень

Метою проведення експериментальних досліджень є підтвердження або спростування визначених в даній роботі теоретичних положень та закономірностей відносного руху молотка кормодробарки, впливу показника на технологічний режим подрібнення та визначення зміни даного показника в процесі зношування молотків при експлуатації молоткової дробарки.

Для експериментальної перевірки висунутої гіпотези вибрано методики лабораторних досліджень, вимірювальні пристрої та обладнання. Програма експериментальних досліджень передбачала:

перевірку достовірності теоретичних залежностей відносної швидкості молотка від показника лінійних співвідношення ротора співставленням результатів теоретичних і експериментальних досліджень;

Теоретичні дослідження по обґрунтуванню раціональних технологічних параметрів подрібнення зернових кормів молотковими дробарками проводилися з деякими допущеннями. Тому з метою уточнення даних параметрів, для виконання програми експериментальних досліджень були визначені наступні вихідні положення і напрямки проведення лабораторних досліджень та виробничих випробувань: