Розділ 9

9.4. Робота плоских решіт

Робочий процес плоского решета передбачає: переміщення зер- нової суміші, рівномірний розподіл по поверхні решета; западання насіння в отвори решета і прохід крізь них тих, розміри яких менші від робочих розмірів отворів. Унаслідок цього зернова суміш поділя- ється на дві частини, або фракції: схід і прохід.

Під час проходження зернової суміші по решету кількість зерна на одиницю його довжини зменшується. Ступінь його зменшення залежить від розмірів зерна у вихідному матеріалі відокремлюваної фракції. На решетах, які відокремлюють крупні домішки (колосові), при сході залишається 3…5 % від початкової кількості, на сортува- льних — 30…70 %, а на підсівних — 95…97 %.

У результаті коливань решета в зерновій суміші відбувається пе- рерозподіл часточок — найкрупніші випливають нагору, а дрібніші опускаються і контактують із площиною решета.

9.4.1.Умови переміщення матеріалу на решеті, що коливається

Кінематичні характеристики веденої ланки (рис. 9.6) кривошип- но-шатунного механізму за невеликих значень відношення радіуса до довжини шатуна r / l можна виразити залежностями:

переміщення x = r(1 − cosωt); швидкість v = rωsin ωt; vmax = rω;

прискорення j = rω2 cos ωt; jmax = rω2 , де ω — кутова швидкість кривошипа.

Беручи ці характеристики для плоского решета, яке здійснює по- здовжні коливання, роз- глянемо умови переміщен- ня матеріалу на решеті.

Щоб розв’язати це за- вдання, вважатимемо, що

y зерновий матеріал ру- хається, як і плоска частина; y опір повітря істотно не впливає на рух матеріалу;

Рис. 9.6. Дія сил на часточку, яка розміщується на плоскій площині, що коливається:

а — рух часточки вниз по площині; б — рух часточки вгору по площині

352

Основи теорії та розрахунку машин для післязбиральної обробки зерна

y коефіцієнт f опору переміщення матеріалу не залежить від то-

вщини його шару і кінематичних чинників.

На часточку масою m, розміщену на плоскій площині АВ (рис.

9.6), діють сила тяжіння G = mg, сила інерції Pj = mrω2 cos ωt, реак-

ція N і сила тертя F.

У положенні кривошипа в ІІІ і IV четвертях часточка може змі- щуватися вниз по площині, а в І і ІІ — вгору.

Униз по площині решета часточка переміщуватиметься тоді, ко- ли сума проекцій усіх сил у площині решета, що діють на часточку зліва направо, перевищуватиме силу тертя. Отже, умову перемі- щення матеріалу вниз по площині можна записати у вигляді

G sin α + Pj cosξ > F = fN = f(G cos α − Pj sin ξ),

або

	mg sin α + mj cos ξ >	sin ϕ	(mg cos α −mjsin ξ),	(9.5)
		cos ϕ

де α — кут нахилу площини; ξ — кут між площиною і напрямком коливань; ϕ — кут тертя часточки матеріалу по площині.

Якщо зробити певні перетворення для «мертвих» положень пло- щини, коли cos ωt = 1, то отримаємо прискорення площини решета, яке забезпечує можливе переміщення часточки вниз:

sin(ϕ − α)
Jвн = ω2r > g cos(ξ − ϕ) .	(9.6)

Умову переміщення матеріалу вгору по площині решета можна записати у такому вигляді:

Pj cos ξ> G sin α + F,

або

mj cos ξ > mg sin α +tgϕ(mg cosα + mjsin ξ),

(9.7)

звідки після перетворень для «мертвих» положень площини знахо- димо потрібне прискорення:

sin(ϕ+ α)
Jвг = ω2r > g cos(ξ − ϕ) .	(9.8)

Часточка може відриватися від площини решета, якщо Pj спря- мована зліва направо і реакція N = 0, тобто

N = mg cos α −mjsin ξ = 0,

(9.9)

звідки для аналогічних умов

353

Розділ 9

cos α
Jвiд = ω2r > g sin ξ .	(9.10)

Урахувавши відношення k = ω2r , що є показником кінематично- g

го режиму, можна отримати такі випадки руху часточки: y спільний рух із площиною при

sin(ϕ − α) kс < cos(ξ − ϕ) ;

y ковзання часточки вниз по решету

sin(ϕ − α) kвн > cos(ξ − ϕ) ;

y ковзання часточки не тільки вниз, а й угору при

sin(ϕ+ α) kвг > cos(ξ − ϕ) ;

y відривання часточки від площини решета при

cos α kвід > sin ξ .

Для того щоб зерновий матеріал здійснював рух по решету без відривання від площини з ковзанням угору і вниз, показник робо- чого кінематичного режиму kp має бути у такому співвідношенні:

kвід > kp > kвг > kвн.

Кут тертя насіння зернових культур по сталі ϕ = 18...30°. Кут на- хилу решіт має бути менший за це значення, щоб не відбувалося ковзання матеріалу по решету, коли воно нерухоме.

9.4.2. Умови проходження зерна крізь отвори решета

П е р ш а (основна) умова проходження зерна крізь отвори — вибір такого решета, яке має робочий розмір отворів (діаметр або ширину) більший, ніж відповідний розмір зерна.

Д р у г а умова пов’язана зі швидкістю переміщення зерна по решету. Кінематичний режим роботи решета має забезпечувати та- ку швидкість руху часточок по ньому, яка б не перевищувала певної межі. Швидкість відносного руху часточок має забезпечувати мож- ливість западання їх у отвори решета.

Розглянемо випадок проходження часточки у вигляді шару діамет- ром 2r крізь продовгуватий отвір, довжиною l решета, яке нахилене

354

Рис. 9.7. Схема до визначення умов проходження зерна крізь отвори

Основи теорії та розрахунку машин для післязбиральної обробки зерна

під кутом α до горизонту і здійснює поздовжні коливання (рис. 9.7).

Нехай часточка рухається як тіло, кинуте з початковою швидкістю v. За малої швидкості і досить великої дов- жини отвору решета часточка встигне пройти крізь нього. Якщо швидкість більша, а довжина отвору мала, то часточка в польоті може рухатися так, що не потрапить у отвір і буде відки- нута внаслідок удару нижньою части- ною в протилежний край отвору.

У крайньому разі, часточка ще зможе пройти крізь отвір, якщо вона

вдариться в край отвору точкою, яка лежатиме на рівні центра ваги. При цьому, нехтуючи опором повітря і товщиною решета, можна записати два рівняння, які описують горизонтальне і вертикальне

переміщення часточки:

	s = l cos α − r = vt;			(9.11)
	h = lsin α + r =	gt2	.	(9.12)
		2

У результаті спільного розв’язання рівнянь (9.11) і (9.12), знахо- димо, що при заданих розмірах зерна, довжині отвору і куті нахилу решета відносна швидкість часточок, яка забезпечує проходження їх крізь отвори, має становити

	g
v ≤ (l cosα − r)		.
	2(lsin α + r)

Під час сортування пшениці відносна швидкість матеріалу на решеті, як правило, становить 0,35…0,45 м/с.

Вибираючи кінематичний режим, частоту коливань решета мо- жна збільшувати до таких значень, за яких часточки встигатимуть западати в отвори.

9.4.3. Повнота розділення зерна і режим роботи решіт

Повноту розділення зерна Еп визначають за формулою

Eп = m 100 %, mi

де m — маса домішок або фракцій, відокремлених решетом; mi —

355