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, 15Q.

 

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 n_дв =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	φ max	φ min	φ max	φ min	φ max
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 Рдв, 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

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: