 |
Проектирование и расчет цилиндрического триера
|
|
|
|
Цель работы: Рассчитать и спроектировать цилиндрический триер, если известно: производительность Q, кг/ч, вид продукта.
Задание: определить геометрические и кинематические параметры рабочего органа (диаметр и длину цилиндра, частоту его вращения), составить кинематическую схему привода и рассчитать потребную мощность, определить уровень установки желоба и его геометрические размеры, рассчитать геометрические параметры шнека.
Для продукта принимаем следующие линейные размеры по приложению 2:
-длина, мм;
-ширина, мм;
-толщина, мм;
-вес 1000 зерен, гс;
-объемная масса, кг/м3;
-плотность, кг/м;
-коэффициент внутреннего трения;
-угол естественного откоса, град;
-коэффициент внешнего трения;
-угол трения, град.
Цилиндрический триер, схема которого представлена на рис.6.1, состоит из стального цилиндра 1 со штампованными ячеями на внутренней поверхности и шнека 2, расположенного в желобе 3. При вращении цилиндра 1 в ячеи попадают короткие зерна, которые выпадают при повороте цилиндра на некоторый угол. Короткие зерна укладываются в ячеи глубже, чем длинные. Поэтому первые при вращении цилиндра выпадают позже, попадают в желоб 3 и выводятся из машины шнеком 2.
Длинные зерна, скользя по внутренней поверхности цилиндра, перемещаются в продольном направлении под давлением зерна, поступающего в машину. Степень разделения смеси на фракции по длине зависит от уровня, на который установлена верхняя грань желоба 3.
Вращение цилиндра 1 и шнека 2 осуществляется от электродвигателя 10 через ременную передачу 9, редуктор 8 и муфту 7. Зерна подается через приемный патрубок 4. Очищенное зерно отводится через лоток 5, а примеси выводятся через лоток 6.
|
|
|
Параметры триерной поверхности принимаем из приложений 3,4,5:
- удельная нагрузка на триерную поверхность q, кг/(м2 
ч);
- диаметр ячейки триера d, мм;
- толщина листа цилиндра триера δ, мм.
Из формулы (6.1) производительности определяем F (м2) - площадь ячеистой поверхности:
(6.1)
где q - удельная нагрузка на триерную поверхность, кг/(м2 ч)
F - площадь ячеистой поверхности, м2.
Рис.6.1. Схема цилиндрического триера:
1 - стальной цилиндр; 2 - шнек; 3 - желоб; 4 - приемный патрубок;
5 - отводной лоток для очищенной пшеницы; 6 - отводной лоток для куколя; 7 - муфта; 8 - редуктор; 9 - ременная передача;
10 – электродвигатель
По ГОСТ 9331-71 определяем диаметр цилиндрического триера в зависимости от производительности по приложению 6.
Длину цилиндра L (м) находим по формуле:
(6.2)
где D - диаметр цилиндра, м.
Предельную частоту вращения цилиндра n пред (мин -1) вычисляют по формуле:
(6.3)
где R - радиус цилиндра, м.
В тихоходных триерах частота вращения n т (мин -1) цилиндра вычисляется по формуле (6.4) и находится в пределах:
(6.4)
В быстроходных триерах частота вращения цилиндра
n б (мин-1) вычисляется по формуле (6.5) и находится в пределах:
(6.5)
Для определения рабочей частоты вращения цилиндра триера воспользуемся оптимальными значениями ускорения
a тр (с-1) при очистке зерна некоторых культур в цилиндрических и дисковых триерах, которые представлены в приложении 7.
Отсюда угловая скорость ω (с-1) определяется по формуле:
(6.6)
где R - радиус цилиндра в цилиндрических триерах или наибольший радиус диска в дисковых триерах, м.
Отсюда частота вращения n (мин-1) определяется по формуле:
(6.7)
Рассчитаем зоны скольжения и выпадения зерновок для определения угла установки желоба при выведении из цилиндра триера короткой фракции (куколя).
Значения углов трения зерна о триерную поверхность φ (град) выбираем из приложения 8, по С.В. Полетаеву.
|
|
|
Угол подъема зерновки, не попавшей в ячейки и располагающейся на внутренней цилиндрической поверхности в один слой α 0 (град), определяем по формуле:
(6.8)
Угол выпадения короткой фракции из ячеи (нижняя граница его выпадения) α 1 (град), относительно центра цилиндра, определяем по формуле:
(6.9)
Значение α определено экспериментально и приводится в
справочнике, по справочнику α составляет 30.
Относительно нижней точки цилиндра триера α вып (град) составляет:
Результаты вычислений показаны на схеме рис. 6.2.
Как видно из рисунка, между зонами скольжения зерна
выпадения куколя имеется свободный угол, следовательно, возможно полное разделение зерна и куколя. Таким образом, верхний край желоба для отбора куколя необходимо устанавливать под углом, относительно нижней точки цилиндра триера.
Проверяем расчетное число оборотов цилиндра n (мин-1) по формуле:
. (6.10)
Определяем геометрические и кинематические параметры желоба и шнека. Производительность шнека для овсюгоотборочных машин принимаем равной производительности триера Q Т = Q, для куколеотборочных машин Q Т = 0,15 Q.
Рис.6.2 Зоны скольжения зерна и выпадения примесей в цилиндрическом триере
Шаг шнека S (мм) определяем по формуле:
(6.11)
где D шн - диаметр шнека, равный шагу шнека, мм;
Q Т- производительность шнека, кг/ч;
n шн - частота вращения шнека, равная частоте вращения триерного цилиндра, мин -1.
Радиус закругления дна желоба r (мм) определяем по формуле:
(6.12)
Потребную для работы триера мощность N (кВт) определяем в зависимости от его производительности. Для ориентировочных расчетов можно пользоваться формулой:
N = 0,0002 Q. (6.13)
Для обеспечения вращения цилиндра триера с частотой
n, мин -1 разработаем кинематическую схему привода триера. Кинематическая схема представлена на рис.6.3.
В качестве электродвигателя применяем электродвигатель с частотой вращения nдв =1500 мин -1, как наиболее часто применяемый.
Для разработки кинематической схемы привода цилиндрического триера необходимо рассчитать общее передаточное число, которое определяем по формуле:
|
|
|
(6.14)
Для рассчитанного передаточного отношения необходимо установить редуктор и ременную передачу, которая позволит установить точную частоту вращения цилиндра триера.
Общее передаточное число i в нашем случае состоит из произведения передаточного числа редуктора i ред и передаточного числа ременной передачи i р.п и представлено формулой:
(6.15)
В качестве редуктора применяем цилиндрический двухступенчатый редуктор типа Ц2У с передаточным отношением i ред =16
Общий коэффициент полезного действия является произведением всех КПД передач привода и определяется по формуле:
(6.16)
где η ред. - КПД редуктора, η ред =0,8;
η р.п. - КПД ременной передачи, η р.п. = 0,95.
Установленная мощность привода N пр (кВт) определяется по формуле:
(6.17)
Рис.6.3. Кинематическая схема цилиндрического триера:
1 – стальной цилиндр и шнек; 2 - муфта; 3 - редуктор; 4 - ременная передача; 5 – электродвигатель
Выбираем для привода триера по приложению 10 электродвигатель с N эд., кВт, n эд =1500 мин -1.
По передаточному отношению и крутящему моменту на тихоходном валу редуктора выбираем редуктор.
Мощность на тихоходном валу редуктора N ред (Вт) определяем по выражению:
(6.18)
Угловая скорость тихоходного вала редуктора а равна угловой скорости цилиндра триера, ω, с -1.
Крутящий момент М кр (H м) определяем по формуле:
(6.19)
где N ред - мощность на тихоходном валу редуктора, Вт;
ω - угловая скорость тихоходного вала редуктора, которая равна угловой скорости цилиндра триера.
Определяем максимально возможное содержание коротких примесей в исходной смеси а (%) из формулы (6.20):
(6.20)
где L - длина цилиндра, м;
Q - производительность, кг/ч;
Δ - средний вес зерна, выбираемого одной ячеей, кгс, определяем по приложению 2;
k - коэффициент использования ячеистой поверхности. При очистке пшеницы от коротких примесей k = 0,03 - 0,035, а при очистке от длинных примесей k = 0,16 - 0,18;
V - окружная скорость ячеистой поверхности в м/с, которая определяется по формуле:
|
|
|
(6.21)
где x - количество ячей, приходящихся на 1 м 2 триерной поверхности, определяется по формуле Г. Т. Павловского:
(6.22)
где A - опытный коэффициент; z - показатель степени;
d - диаметр ячеек в мм, принимается в зависимости от вида зерновой культуры.
A и z приведены в приложении 9 в зависимости от диаметра ячеек триерной поверхности.
Для изготовления цилиндра триера применяем сталь марки 0,8КП с отделкой поверхности по группе П и вытяжкой по группе ВГ. Форма и размер штампованных ячеек регламентируются ГОСТ 9331-80 на триерные цилиндры.
В приложении 5 указана толщина листов стали, применяемой для цилиндров с различными размерами ячеек. В нашем случае для цилиндра триера с диаметром ячеек d, мм выбираем лист толщиной δ, мм. Таким образом, в предлагаемом примере определены технологические, геометрические и кинематические параметры цилиндрического триера.
Порядок оформления отчета. Отчет о расчетно-практической работе оформляется в соответствии с требованиями, изложенными в [10], и включает в себя следующие разделы:
– цель работы;
– расчетную часть, в которой приводится расчет цилиндрического триера согласно предлагаемому варианту (Прил. 1);
– графическую часть, в которой даются схема цилиндрического триера и кинематическая схема цилиндрического триера с указанием рассчитанных параметров передач.
Приложение 1
Таблица 6.1– Исходные данные для расчета
| № вар. | Очищаемая культура | Производительность, Q, кг/ч | Содержание примесей, % |
| Пшеница от коротких примесей | |||
| 3,0 | |||
| 1,5 | |||
| Пшеница от длинных примесей | 2,0 | ||
| 1,2 | |||
| 0,5 | |||
| Овес от коротких примесей | 0,5 | ||
| 3,0 | |||
| 1,2 | |||
| Гречиха от длинных или коротких примесей | 0,5 | ||
| 1,2 | |||
| 3,0 |
Приложение 2
Таблица 6.2– Физико-механические характеристики зерновых культур и сорных примнсей
| Название культур | Линейные размеры, мм | Вес 1000 зерен, гс | Объемная масса, кг/м3 | Плотность, кг/м3 | Коэффициент внутреннего трения | Коэффициент внешнего трения | ||||
| длина | ширина | толщина | по дереву | по стали | по бетону | |||||
| Пшеница | 4.8- 8.6 | 1.6- 4.0 | 1.5- 3.8 | 20- | 650- 815 | 1270- 1490 | 0.47 | 0.40 | 0.37 | 0.40 |
| Рожь | 5.0- 10.0 | 1.4- 3.6 | 1.2- 3.5 | 0.49 | 0.40 | 0.37 | 0.42 | |||
| Овес | 8.0- 18.6 | 1.4- 4.0 | 1.0- 4.0 | 20- | 400- 520 | 1150- 1250 | 0.51 | 0.45 | 0.37 | 0.45 |
| Ячмень | 7.0- 14.6 | 2.0- 5.0 | 1.2- 4.5 | 31- | 600- | 1230- 1300 | 0.51 | 0.40 | 0.37 | 0.43 |
| Кукуруза | 5.5- 13,5 | 5.0- 11-5 | 2.5- 8.0 | 600- | 1240- 1350 | 0.53 | 0.35 | 0.37 | 0.42 | |
| Гречиха | 4.2- 6.2 | 2.8- 3,7 | 2.4- 3.4 | 510- 700 | 1180- 1280 | 0.52 | 0.44 | 0.37 | 0.42 | |
| Просо | 1.8- 3,2 | 1.5- 2.0 | 1.5- 1.7 | 700- 830 | 0.52 | 0.40 | 0.34 | 0.34 | ||
| Рис | 5.0- 7.0 | 2.5- 2.8 | 2.0- 2.5 | 650- 750 | 1300- 1400 | 0.51 | 0.44 | 0.37 | 0.43 | |
| Горох | 4.0- 9.5 | 4.0- 9.0 | 3.0- 9.0 | 750- 800 | 1260- 1350 | 0.55 | 0.32 | 0.37 | 0.30 | |
| Мука хлебопекарная | 0.05-0,1 | 550- 600 | 1.42 | 0.7- 0.85 | 0.4- 0.65 | |||||
| Мука макаронная | 0.150-0.530 | 770- 900 | 1.42 | 0.7- 0.85 | 0.4- 0.65 | |||||
| Куколь | 2.8- 4.4 | 2.0- 3.8 | 1.6- 3.0 | 1100- 1300 | ||||||
| Овсюг | 10- 15.6 | 1.2- 3,2 | 1.4- 3.0 | 17,5 | 800- 1100 |
Приложение 3
|
|
|
Таблица 6.3– Удельная нагрузка триерной поверхности
| Очищаемая культура | Удельная нагрузка q, кг/(м2 ч) | |
| поверхности цилиндрических триеров | поверхности дисков в дисковых триерах | |
| Пшеница от коротких примесей (куколя и др.) | 750 - 850 | 800 - 900 |
| Пшеница от длинных примесей (овсюга и др.) | 550 - 650 | 600 - 700 |
| Овес от коротких примесей (куколя, вики и др.) | 650 - 700 | - |
| Гречиха от коротких или длинных примесей (овса. ржи. вики и др.) | 650 - 750 | - |
| Разделение продуктов шелушения овса | 500 - 600 | 450 - 550 |
| Отбор ломаных зерен из обработанного риса | 700 - 750 | - |
| Контроль отходов куколеотборннков | - | |
| Контроль отходов овсюгоотборннков |
Приложение 4
Таблица 6.4– Рекомендованные диаметры ячеек цилиндрического триера
| Культура | Пшеница | Рожь | Ячмень | Овес | Рис | Рис-сечка |
| Диаметр, d, мм | 5,0 | 6.0 | 6.3 | 8.5 | 6.0 | 3,0 - 3,5 |
Приложение 5
Таблица 6.5– Толщина листовой стали для цилиндрического триера
| Диаметры ячеек, d, мм | 1.6; 1.8; 2.0 | 2.2; 2.5; 2,8 | 3.15; 3,5; 4.0; 4.5; 5.0 | 5.6; 6.3; 7,1 | 8.0: 8.5; 9.0; 9.5 | 10.5;11.2; 11.8:12,5 |
| Толщина листа, δ, мм | 0.9 | 1.1 | 1.5-1.6 | 2,0 | 2,2 | 2,5 |
Приложение 6
Таблица 6.6– Рекомендованные значения диаметров цилиндрического триера
| Диаметр цилиндра, D, мм | ||||
| Производительность, Q, кг/ч | до 1200 | 1000-2500 | 2500 - 3500 | 3500 -5000 |
Приложение 7
Таблица 6.7– Оптимальные значения ускорений вращения рабочих органов, a тр
| Тип триера | Вид зерновых культур | |
| Пшеница | овес | |
| Цилиндрический | 3.5-6.0 | 4.0-6.0 |
| Дисковый | 8.5-9.0 | 6.0-7.0 |
Приложение 8
Таблица 6.8– Значение углов трения зерна о триерную поверхность
| Положение зерна | Овес | Пшеница | Куколь | |||
| φ min | φmax | φ min | φmax | φ min | φmax | |
| На гладкой поверхности цилиндра между ячеями | ||||||
| В ячеях цилиндра | ||||||
Приложение 9
Таблица 6.9– Значения А и z в зависимости от диаметра ячеек
| Ячейки | d | А | z |
| Штампованные | 2.5 -12 | 4,30-105 | 1.80 |
| Фрезерованные | 1.5-5.5 | 4.62-105 | 1.65 |
| Фрезерованные | 6.0 -12 | 5.39-10° | 1.80 |
Приложение 10
Таблица 6.10– Технические данные двигателей серии АИР
(тип/асинхронная частота вращения, мин -1)
| Мощность Р дв, кВт | Синхронная частота, мин -1 | |||
| 0,37 0,55 0,75 1,1 1,5 2,2 5,5 7,5 18,5 | - 63В2/2730 71А2/2820 71В2/2805 80А2/2850 80В2/2850 90L2/2850 100S2/2850 100L2/2850 112M2/2895 132M2/2910 160S2/2910 (1) 160M2/2910 (1) 180S2/2919 (1) 180M2/2925 (1) | - 71A4/1357 71B4/1350 80A4/1395 80B4/1395 90L4/1395 100S4/1410 100L4/1410 112M4/1432 132S4/1440 132M4/1447 160S4/1455 (2) 160M4/1455(2) 180S4/1462(3) 180M4/1470(1) | 71A6/915 71B6/915 80A6/920 80B6/920 90L6/925 100L6/945 112MA6/950 112MB6/950 132S6/960 132M6/960 160S6/970 (4) 160M6/970 (5) 180M6/980 (3) - - | - 80В8/700 90LA8/695 90LB8/695 100L8/702 112MA8/709 112MB8/709 132S8/716 132M8/712 160S8/727 (3) 160M8/727 (3) 180M8/731 (3) - - - |
| Примечания: 1. Отношение максимального вращающего момента к номинальному Тmax /Т = 2,2; для отмеченных (в скобках) 1) 2,7; 2) 2,9; 3) 2,4; 4) 2,5; 5) 2,6. 2. Пример обозначения двигателя: Двигатель АИР100L2 ТУ 16-525.564-84. |
Практическая работа №7
|
|
|
