ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА И АППАРАТА ДЛЯ ОЧИСТКИ КАРТОФЕЛЯ И ОВОЩЕЙ

Теоретические предпосылки совершенствования абразивных рабочих органов

Выполненный выше анализ состояния развития картофелеочистительного оборудования свидетельствует о том, что значительная часть его использует в качестве рабочих органов абразивные вкладыши, усовершенствование которых является одним из наиболее эффективных методов улучшения его эксплуатационных характеристик.

Механический способ очистки, реализованный на рассматриваемом типе машин, позволяет получать полуфабрикат с высокими потребительскими свойствами, создавать машины небольшой производительности, пригодные для использования на малых предприятиях пищевой промышленности. Все это свидетельствует о необходимости исследования возможностей совершенствования абразивных рабочих органов картофелеочистительных машин.

С этой целью представляется целесообразным исследовать особенности модельных представлений о работе машин периодического действия с абразивными рабочими органами.

К картофелеочистительным машинам периодического действия относятся дисковые МОК-150,, МОК-ЗОО и конусные MOK-250, МОК-350.

Принцип работы картофелечистки с конусным рабочим органом можно рассмотреть на примере МОК-250. Машина состоит из рабочей камеры, загрузочного и приводного устройства, разгрузочного люка, пульта управления и станины. Рабочая камера выполнена в виде пустотелого цилиндра, стенки которого покрыты съемными абразивными сегментами. Сверху рабочая камера закрыта крышкой с загрузочным отверстием, через которое неочищенные клубни попадают внутрь. Рабочим органом служит абразивная коническая чаша с волнами, укрепленная на вертикальном валу.

Вал вращается в двух подшипниках, вращение передается от электродвигателя через понижающую клиноременную передачу. Для выгрузки очищенных клубней в стенке камеры предусмотрено разгрузочное отверстие, закрываемое откидной дверцей. Подача воды в рабочую камеру осуществляется через загрузочный лоток посредством ниппеля, к которому вода подается через гибкий резиновый шланг. Для слива воды и отходов предусмотрен сливной патрубок. Электродвигатель установлен на вертикальной станине, он управляется с пульта посредством кнопок «Пуск» и «Стоп».

При включении электродвигателя вращение через клиноременную передачу передается рабочему валу, а от него - рабочему органу. Клубни, поступающие в рабочую камеру, попадают на горизонтальную часть конической чаши, увлекаются в движение рабочим органом и под действием центробежной силы начинают перемещаются от центра. При этом между клубнем и абразивной поверхностью рабочего органа возникает сила трения, направленная в противоположную сторону от относительного движения. В результате этого клубень закручивается вокруг своей оси. Проскальзывает и кожица сдирается микрозубцами абразива. Одновременно клубни поворачиваются, перекатываются, что обеспечивает касание различных участков поверхностей клубней и абразивной поверхности рабочего органа.

Далее из-за конусности рабочего органа клубни начинают подниматься вверх под действием центробежной силы и вылетают по винтовой траектории на вертикальные стенки рабочей камеры, покрытые абразивными вкладышами. Ударившись об специально предусмотренный отбойник, клубни возвращаются на горизонтальный участок чаши и процесс многократно повторяется.

Сдирание с клубней наружных покровов происходит в рабочих камерах картофелечисток периодического действия острыми гранями абразивных зерен. Клубень, попадая на абразивную поверхность, приводится по отношению к ней в относительное движение. В момент соприкосновения с абразивной поверхностью клубень трется о нее, в результате чего между ними возникает сила тре ния, направленная в противоположную инерционной силе сторону. Одновременно микрозубцы абразива входят в тело клубня, при этом происходит сдирание с него наружных покровов и одновременное закручивание клубня. Величина закручивания, а также степень изменения скорости и направления движения клубня в результате соприкосновения его с абразивной поверхностью в значительной мере зависят от взаиморасположения соседних клубней, формы клубня и места соприкосновения поверхности клубня с абразивной поверхностью.

В месте соприкосновения клубня с абразивом происходит не только трение клубня, но и его разрушение - отделение частичек продукта от его основной массы. Поэтому термины, связанные с трением, при механическом способе очистки следует понимать условно. Сдирание кожуры происходит при проскальзывании клубня по опорной поверхности вращающегося конического диска и при ударе с проскальзыванием по неподвижной абразивной стенке рабочей камеры.

Рассмотрим классическую модель движения клубня в камере картофелеочистительной машины. Она предполагает следующие допущения: клубень рассматривается как правильная сфера, перемещение которой происходит под действием центробежной силы, силы трения и силы собственной тяжести клубня без учета влияния остальных клубней, находящихся в рабочей камере. Как показывает многолетний опыт использования рассматриваемого оборудования, подобная модель позволяет достаточно точно определить кинематику движения клубня по рабочей камере, в том числе и рассчитать угол, под которым основная масса клубней будет попадать на вертикальные стенки цилиндра.

Движение клубня в камере можно разделить на несколько этапов:

  • 1- 2 Под действием центробежной силы клубень отбрасывается с плоской части диска на коническую.
  • 2- 3 За счет составляющей центробежной силы клубень поднимается по конической чаше и попадает на стенку рабочей камеры.
  • 3-4-5 Под действием сил инерции клубень по спиральной траектории поднимается вверх до отбойника.
  • 5-6 Клубень ударяется об отбойник, теряет скорость и падает на плоскую часть диска.
Примерное размещение клубня в рабочей камере картофелеочистительной машины

Рис 2.1 Примерное размещение клубня в рабочей камере картофелеочистительной машины.

При попадании на плоскую часть абразивной чаши клубень начинает вращаться с ней, но с меньшей скоростью. Между диском и клубнем наблюдается проскальзывание, которое можно учесть коэффициентом проскальзывания, равным

  • -озк
  • 1 = -^-----

где а>к - угловая скорость клубня картофеля;

со р - угловая скорость рабочего органа.

Тогда скорость продукта относительно днища будет равна

= 1а>Р

Коэффициент проскальзывания принимают минимально равным 0,2.

С учетом этого замечания рассмотрим условия движения клубня относительно рабочих органов.

На первом участке, плоском диске конусной чаши, это условие в соответствии с описанным выше характером перемещения клубней запишется в виде

С>Т

или

m -4л-2п2 -I2 ? r> f ? m- g,

где п - частота вращения чаши, об/сек; f - коэффициент трения (принимается в пределах от 0,8 до 1,3); т- масса клубня; г - переменный радиус вращения клубня.

На втором участке, конусном, на клубень картофеля действуют те же силы С- центробежная, Т - сила трения и G - вес клубня. Под действием этих сил клубень должен быть выброшен к стенке. При составлении уравнения сил, действующих на клубень, появляется такой конструкционный параметр, как угол при вершине конуса 0.

Раскладывая эти силы на две составляющие: перпендикулярно наклонной стенки чаши CiV и GN, а также направленные вдоль этой поверхности Со и Go можно записать

С() = С • sin О; СЛ, = С • cos в; Go = G ? cos в; GN = G • sin 0.

Спроецируем силы, действующие на клубень, на оси О и N. Проекции силы тяжести и центробежной силы на ось N будут уравновешиваться силой реакции N со стороны наклонной стенки

W = CN + GN

Под действием силы реакции N возникает сила трения, направленная в сторону, противоположную скорости движения клубня относительно диска

T = /(C,+Gj

Условие движения клубня на этом участке определяется уравнением

Co>Go+T

Для условий движения клубня картофеля на участке поверхности конуса необходимо, чтобы составляющая силы инерции, действующая вдоль конусной поверхности, превосходила суммарное воздействие от сил трения и скатывающей силы.

°| t

Рис 2.2 Схема силового взаимодействия клубня картофеля с конической частью абразивной чаши.

Это можно записать следующим образом в преобразованном виде

та)2 (1 - Г)2 г sin 0 > mg (cos 0 + f),

где г - расстояние от оси вращения чаши до центра клубня, g - ускорение свободного падения.

Принимая в данном процессе ®к=38 рад/с, г = 0.1 м, 1 =0.6, получают следующее значение для угла 0=0.34 рад. При производстве абразивных чаш с запасом берут угол при вершине конуса, равный 30 градусам. Это значение и будет использовано мной в дальнейших выкладках.

Для оптимизации процесса очистки необходимо установить траекторию движения и рассчитать угол вылета клубня с конической чаши. Рассмотрим отдельно взятый клубень картофеля. Предполагая его за однородную сферу и не учитывая влияние на него других клубней, определим траекторию его движения по конической чаше и угол, под которым клубень вылетит к стенке. Угол наклона конусной чаши к горизонту примем 30 градусов.

На находящийся на конической чаше клубень, как было описано выше, действуют следующие силы: сила тяжести G = mg, направленная вертикально вниз, центробежная силаС = ma>2(l-l)2r, стремящаяся отбросить клубень на цилиндрическую стенку, и сила трения, направленная противоположно вектору скорости. Для расчетов примем следующие значения величин:

т = 0.2 кг, масса одного клубня

g =9.81 м/с2, ускорение свободного падения.

«у = 40рад/с, угловая скорость вращения конической чаши.

Z =0.4 коэффициент проскальзывания клубня по чаше.

г, м - переменный радиус вращения клубня, изменяется от 0 до 0.25 м.

Под действием этих сил клубень совершает составное движение (рис 2.3). Переносное движение будет вращательным вокруг оси Z с переменной скоростью фк =<у(1-/) = 24 рад/с, относительное движение будет прямолинейным. Тогда в любой момент времени переносная скорость ое = a)Kt будет направлена перпендикулярно к плоскости треугольника OMZ, а относительная скорость иг =— будет направлена вдоль прямой I = ОМ.

dt

Схема векторов скоростей клубня

Рис 2.3 Схема векторов скоростей клубня.

По теореме сложения скоростей найдем, что вектор абсолютной скорости ц, = йе + йг, а угол его наклона к горизонту будет искомым углом подъема спирали ®(/).

Из треугольника скоростей нам известно ctg (0) = —. Рассмотрим измене-Ч

ние скоростей и угла подъема спирали, происходящее за пренебрежимо малое время dt. Учтем, что расстояние от вершины конуса до места нахождения клубня / = ОМ связано с переменным радиусом вращения следующей зависимостью: г

. .ЗОтг

  • I cos(----
  • 180

ТогдаДу. = сок^-1, а. Дуг= —.

2 dt

Из треугольника скоростей определим соотношение: c/g(0) = —

Дуг

В таком случае приращение угла подъема за пренебрежимо малый про-

Ду -Уз

межуток времени составит: Д0 = arcctg - = arcctg(—cvKt)

AtJr 2

Проинтегрируем выражение по времени t:

0 = tarcctg (20.76г) + 2.41 * 10 21п(1 + 43 к2)

В левой части мы получим значение угла 0, а в правой его зависимость от времени. Нам останется только определить, какое время проведет клубень на конической чаше.

Рассмотрим, на что расходуется подаваемая от электродвигателя энергия (его мощность ДГЭ =0,75к2?/?г). С учетом потерь в соединительных муфтах (7„ =0,99) и ременной передаче 7^,, =0,97 па вал конической чаши подается следующая мощность: NK - N3r]Jr)peM =0,75*0,992 * 0,97 = 0,71кВт.

Она будет расходоваться на сообщение кинетической и потенциальной энергии клубням, находящимся на конической чаше. Их количество примем равным 25 % от всей массы загруженных клубней, то есть суммарная масса единовременно находящихся на конической чаше клубней будет равна М=5.5 кг.

Получим следующее уравнение энергетического баланса, из которого сможем выделить требуемое время t. При составлении уравнения коэффициент а будет учитывать потери на трение, а коэффициент 0 - взаимодействие клубней между собой. Их значения были определены экспериментальным путем немецкими учеными []. Они пришли к следующему выводу: оба коэффициента зависят от модуля упругости картофеля и, соответственно, от срока его хранения. Причем значение а будет возрастать, а значение 0 будет уменьшаться при хранении с уменьшением модуля упругости. Но их произведение при этом меняться будет незначительно и может быть принято при расчетах его значение 0.65. Уравнение будем решать в системе Mathcad.

NK о,.. Zsin30 Л/((У rcos©)2.

-у = afi(Mg + - 4---Ч

Корнем этого уравнения является значение времени t=0.07c, которому соответствует угол 0 = 35 градусов.

Проанализируем полученную формулу и попытаемся определить, насколько существенными будут изменения значений t при варьировании сле

дующих величин: / и а>к. Учтем при этом, что I =——— и, следовательно,

“>Р

а>к =

Сама же величина коэффициента проскальзывания изменяется от 0.3 до 0.45. Рассчитаем соответствующий угол 0 для трех значений коэффициента проскальзывания (0.3, 0.4, 0.45) с помощью указанной выше формулы в системе Mathcad. Полученные результаты сведем в таблицу 2.1

Таблицу 2.1

Результаты численного анализа

Коэф-т проскальзывания 1.

Скорость вращения клубня а.,рад/с.

Время контакта t, с.

Угол вылета 0,градусы

0.35

26

0.05

29.1

0.4

24

0.07

31.6

0.45

22

0.08

33.8

Проанализировав полученные данные, можно сделать вывод о несущественном изменении угла вылета клубней с конической части чаши и о допустимости принятия значения этого угла, равного 30 градусам, для дальнейшего рассмотрения и проведения исследований.

Эти рассуждения и результаты позволят оптимизировать нанесение абразивных полос, если принять за метод усовершенствования процесса очистки прерывистое шлифование. Во многих отраслях успешно внедряется, так называемый, многолезвийный режущий инструмент, изготавливаемый методами гальваностегии, путем закрепления металлической связкой на металлической подложке высокопрочных абразивных зерен. Такой инструмент, воздействуя на обрабатываемый объект одновременно многими режущими кромками, прочно закрепленными на подложке, имеет большую долговечность и обеспечивает “мягкий” режим поверхностного слоя материала Идея этого метода состоит в том, что контакт шлифуемого (очищаемого) объекта с рабочим органом периодически прерывается, следовательно исключается тепловое насыщение поверхностных слоев обрабатываемого материала. Такой подход позволяет повысить качество обработки при одновременном увеличении производительности, сократить энергозатраты, увеличить время работы абразивов без засаливания, улучшить качество очистки сырья, а также снизить трудоемкость изготовления рабочих органов.

Одной из возможностей улучшения качества очистки картофеля в камерах конусных картофелеочистительных машин является замена боковых вставок из сплошного абразива на вставки с прерывистым нанесением абразива.

Подобные покрытия рабочих органов состоят из пластмассовой подложки 1 с закрепленными на ней полосами терочных элементов 2, которые имеют дополнительный слой 3 из электропроводного материала (медной фольги). Торцы слоя 3 закрыты металлической связкой. При приведении рабочих органов в движение корнеплоды начинают перемещаться относительно покрытия и прижиматься под действием силы тяжести и центробежной силы к терочным элементам, которые надежно удерживаются на подложке посредством слоя 3. Остро выступающими гранями абразивных частиц терочные элементы 2 снимают с корнеплодов тонкий слой кожуры. Проходя последовательно все абразивные полосы одну за другой, клубни очищаются от кожуры. При этом, проходя каждую очередную полосу терочных элементов 2, они выталкивают из зазоров между отдельными абразивными частицами кожуру от предыдущего клубня в межполосовое пространство. Откуда кожура смывается струями воды.

Рассмотрим один из способов изготовления покрытия. Раскроенные в размер рабочих органов подложки 1 из фольгированного стеклотекстолита размечают, и полосы под терочные элементы покрывают лаком «Цапон».Далее заготовки помещают в кислотную ванну, где удаляются участки медной фольги с межтерочных зазоров. После извлечения, промывки и сушки лак удаляют растворителем, после чего на заготовки насыпают равномерно по всей поверхности абразивные зерна. Пропуская электрический ток через гальваническую ванну, закрепляют необходимое количество абразивных зерен на участках медной фольги. После чего заготовки извлекают и удаляют с них излишки абразивных зерен. Следует учесть, что изготовление подложки из пластмассы облегчает процесс сборки и демонтажа, так как она легко деформируется и менее подвержена коррозии.

Схематическое изображение подобных органов представлено на рис. 2.4а.

Конструкционными параметрами таких рабочих органов являются ширина полос а, расстояние между полосами b и их угол наклона а.

При малых зазорах между терочными элементами в них накапливается счищаемая с картофеля мезга, которая забивает их, приводя к традиционному “засаливанию”. Особенно сильно это влияет на рабочие органы с малой зернистостью. Чрезмерное увеличение зазоров, а, следовательно, и отношения —, Ь приводит к тому, что наиболее эффективно работают только кромки терочных элементов, которые воздействуя на клубень ударом, по-видимому, отдаляют его от терочной поверхности и не дают ей полностью реализовать свои абразивные способности. Поэтому отношение а/b оптимально принимают равным 1 [].

Строение пластин с прерывистым нанесением абразива

Рис 2.4а Строение пластин с прерывистым нанесением абразива.

Угол наклона полос а определяется исходя из того, что наиболее эффективно процесс очистки идет при движении клубня перпендикулярно абразивным полосам. При таком взаимном расположении будет минимальна величина поперечного закручивания клубня и отклонение его траектории от винтовой, а выталкивание частиц кожуры в межполосное пространство будет идти наиболее активно, что поспособствует уменьшению вероятности засаливания абразива. При прерывистом нанесении абразива очистка идет не только за счет микротрения, но и, как при токарной обработке резцом, за счет процесса резания острой кромкой абразивной полосы (рис 2.46). Итак, угол наклона абразивных полос будет определяться по формуле

а=9О-0

Остается только подобрать ширину абразивных полос а. Рассмотренная выше модель движения не учитывала взаимодействие отдельных элементов очищаемого сырья между собой. Такой подход был оправдан при кинематическом расчете угла вылета клубня с конической части абразивной чаши, но не подходит для этапа перемещения картофеля вдоль неподвижной цилиндрической стенки.

Схема воздействия кромки абразивной полосы на клубень

Рис 2.46 Схема воздействия кромки абразивной полосы на клубень

Предполагая отдельные очищаемые элементы (например, клубни картофеля) упругими элементами, заменим их (в плоской постановке) жесткими дисками соединенными между собой упругими пружинами. Предположим дополнительно крайний левый клубень закрепленным неподвижно (опертым на основную массу очищаемого картофеля). Взаимодействие трех контактирующих между собой и со стенкой рабочей камеры клубней можно тогда рассматривать в рамках следующей задачи: определить частоты свободных колебаний и найти формы главных колебаний системы с двумя степенями свободы, указанной на рисунке (А» и /()2 -длины недеформированных пружин 1 и 2). Система состоит из двух однородных дисков, присоединенных к вертикальным поверхностям пружинами с коэффициентами жесткости с і ис2и соединенных пружиной с ко эффициентом жесткости Сз.В состоянии покоя пружины с коэффициентами жесткости Сі и сі растянуты соответственно на величины/ст1;/СТ2. Пружина с коэффициентом жесткости с3 сжата на величину/сті+/ст2.

Модель взаимодействия клубней

Рис. 2.5. Модель взаимодействия клубней

За обобщенные координаты примем: q, г - горизонтальные смещения центров масс дисков 1 и 2 от положения статического равновесия. На рисунке показано положение системы при положительных обобщенных координатах.

Найдем кинетическую и потенциальную энергии системы. Кинетическая энергия системы состоит из кинетической энергии дисков:

X • 2 J 2 X • 2 12

гг1__rrf і гт-г__ О |(J J169| О ЭГ J2

  • 1 — 1 1 і 1 2—------- і--1 “г-----— ,
  • 2 2 2 2

гдеі- - обобщенные скорости; Л - моменты инерции дисков относительно осей, проходящих соответственно через их центры масс С и С2. Моменты инерции ДИСКОВ будут Jj= тГі , Z=l, 2. Т.К. Щ] = —, СОэ=— , ТО T=—(dlq2 + d2r2).

2 I] rt 4

Потенциальная энергия системы равна работе сил при перемещении системы из отклоненного положения в нулевое (положение статического равновесия). Потенциальную энергию системы вычислим как потенциальную энергию деформированных пружин. Деформации пружин следующие: Яі=^+/Сгі - для пружины с коэффициентом жесткости съ ^2=r+fcy2 - Для пружины с коэффициентом жесткости сэ; Аз=<7+г+/Сті+/ст2 - для пружины с коэффициентом жесткости с3. Следовательно,

П=1/2сі(^+/сті)2-1/2сі /Д, + 1/2с2(7’+/СТ2)"-1/2с2/^2+1/2сз(^+г+/СТ1+/СТ2)2-1/2Сз(/ст1+/ст2)2

или после упрощений

П=1/2С1^“+1/2С2Г“4-1/2Сз(^+г)"+С|^/'ст1+С2Г/’ст2+Сз(<7+О(/ст1+/ст2)-

Из условий покоя рассматриваемой системы, находящейся под действием сил, имеющих потенциал, имеем

f—=С1/ст1+Сз(Асті+/ст2)=0, 1 =С2/ст2+Сз(/ст1+/ст2)=0-

I оа а~0 I СГ )q=0

4 r=0 r=o

Потенциальная энергия системы с учетом условий покоя имеет вид

П=1/2с1^24-1/2с2т2+1/2сз(^+г)2.

Таким образом,

(о,92 + д 2г2 ), П=1/2с^2+1/2с2г2+1/2с3(^+г)2

или

Г=1/2(а1|<72+2а129 r+a22r2)-, n=l/2(ciq2+2c2qr+c22r2).

3 3

Здесь ciij - коэффициенты инерции: ац=—ті, а12=0, а22= — т2; Сц - коэф

фициенты жесткости: Сц=С|+сз, С]2=Сз, с222+сз.

Для рассматриваемой консервативной системы уравнения Лагранжа имеют вид

_?[ 5Т __бп. d(6T^ дТ _ ап dt[dq) dq dq ' dtcr) dr dr

Вычислив производные

dT n dT . d dT — = o> —=^ii^ — — dq dq dt dq

.. ап

=aq ——Cq+C2r

?> cxl >

dT n dT . d (dT dr dr ~~ dt ar

.. ап _

= «22r —-C2q+C22r

’ дх2

и подставив их в уравнения Лагранжа, получим

aq=-cq-c2r, a22f=-c2]q-c22r,

где c2l=ci2 Таким образом, для данной системы дифференциальные уравнения свободных колебаний имеют вид

«іi q +йi<7+Cj2r=0, a22r +c2Vq+c22r=Q.

Частное решение этих уравнений:

q=Asin(kt+/3), r=Bsin(kt+fl),

где А и В - амплитуды главных колебаний; к - частоты свободных колебаний; [3 - начальная фаза колебаний.

Уравнение частот, вытекающее из данной системы дифференциальных уравнений, имеет вид

(ci i-Лі ik[1] )(c22-a22k2)- с*2 =0.

Корни этого биквадратного уравнения, соответствующие квадратам частот, определим по формулам

r= r і+r2=0,43A і sin( 1500t+ft i )+3,46A2sin( 1500z+/?2).

Значения А, и Д определяются по начальным условиям задачи.

Полученные решения позволяют усовершенствовать конструкцию рабочей камеры, размещая абразивные элементы в тех зонах цилиндрической обечайки, где клубень, контактирующий со стенкой камеры, наиболее интенсивно прижимается к рабочей поверхности. Эти зоны определяются с учетом скорости вращения клубня картофеля и собственной частоты колебаний рассмотренной системы из трех прилежащих к рабочей поверхности клубней.

В общем случае на геометрию расположения абразивных полос должны влиять упругие характеристики пружин - модули упругости мякоти картофеля. Следовательно, учет сезонных изменений структурно-механических свойств картофеля требует применения различных рабочих органов при очистке свежесобранного картофеля и картофеля, прошедшего определенный срок хранения. Кроме того, на частоту колебаний и, соответственно, на требуемую ширину абразивных полос будет влиять масса очищаемых клубней.

Применив систему Mathcad, рассмотрим следующий интервал изменений массы клубней и коэффициента жесткости картофеля. Массу примем изменяющейся от /«1=0,18 кг до /«1=0,27 кг, а коэффициент жесткости - от С =135 Н/м до С =160 Н/м (причем при хранении жесткость уменьшается). Построим графики зависимости частот к и к2 от массы клубня и его жесткости.

1 500 ---------- . j . ---------г

kl(i) 1000 -

k2(i)

..... 500 - —-—

0.15 02 025

тг(і)

Зависимость частоты колебаний от массы клубней

Рис. 2.6. Зависимость частоты колебаний от массы клубней

Как было указано выше, к геометрическим параметрам рабочих органов относятся ширина абразивных полос и расстояние между ними. Для их расчета нам потребуются следующие величины: (о = 9.6 (рад/с) - угловая скорость вращения клубня относительно стенок рабочей камеры, d =0.48 (м) - диаметр рабочей камеры, 1 = d*?r (м) - длина окружности рабочей камеры. По следующей формуле найдем ширину нанесения абразивных полос b(i):

b(i) := со • ——

кг(ї)

С учетом возможных колебаний массы клубней и сезонных изменений упругих свойств картофеля эта величина будет колебаться в следующих пределах: от 8.14 мм (при массе 0.18 кг и жесткости 135Н/м) до 9.69 мм (при массе 0.27кг и жесткости 160 Н/м).

Проведенный обзор литературы и анализ практического опыта (75, 76) свидетельствуют о том, что применяемые в настоящее время сплошные абразивные вкладыши на основе зерна карбида кремния и органических связок не могут обеспечить выполнение поставленных условий. Более того, придя в картофелеочистительное оборудование более 30 лет назад, они уже давно морально устарели и не отвечают современным требованиям ни по надежности, ни по качеству получаемого после очистки полуфабриката, содержащего отдельные частицы разрушившегося абразива.

Вместе с тем, во многих областях машиностроения и, в первую очередь, в станкостроении, успешно внедряется, так называемый, многолезвийный режущий инструмент, изготавливаемый методами гальваностегии, путем закрепления металлической связкой на металлической подложке высокопрочных абразивных зерен. Такой инструмент, воздействуя на обрабатываемый объект одновременно многими режущими кромками, прочно закрепленными на подложке, имеет большую долговечность и обеспечивает “мягкий” режим поверхностного слоя материала. Широкие возможности по дисперсности применяемого абразивного зерна, позволяет в большом диапазоне менять глубину снимаемого слоя в одном акте обработки. А предложенные выше математические модели движения клубней в рабочей камере картофелеочистительной машины позволяют рассчитать требуемые конструкционные параметры абразивных полос с учетом сезонного изменения упругих свойств картофеля и возможных колебаний массы отдельных клубней.

  • [1] к2 __ ^22 + ^22C1I + |С22 + ^22^11 )2 -^1^22^1^22 2 апа22 Пусть в рассматриваемой задаче: массы однородных дисков Wi=0,18 кг, w2=0,18 кг, коэффициенты жесткости пружин: Сі= с2=с3=135 Н/м, тогда ац=(3/2)т!=0,27 кг; Сц=Сі+с3=270Н/м; с(2=с3=135Н/м; tz22=(3/2)m2=0,36 кг; с22=с2+с3=270 Н/м. Следовательно, частоты свободных колебаний Л^бООс1; ^ІбООс1. Коэффициенты распределения, соответствующие частотам к и к2, в общем случае имеют вид ”ii-Mi2= %~^12 . ^i~aiA2= %~^22 A, «12-«12^12 «22-а22Л12’ Л «12-«12^22 ^2 ~ ^22к2 ' В данном случае /і і =-0,43; /г2=3,46. Уравнения, определяющие первое главное колебание, примут следующий вид: q і = А і sin(500z +Р), г і=-0,43А i sin(500z+/?i )• Уравнения, определяющие второе главное колебание, <72=A2sin( 1 500z+/?2), r2=3,46A2sin( 1500ґ+/?2). Общее решение дифференциальных уравнений представляет собой сумму частных решений: q=qi +q2=A j sin(500?+/? i )+A2sin(500/+/?2),
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >