ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЬЕВ ПИЛ НА УСЛОВИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СЕМЯН И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ВОЛОНООТДЕЛЕНИЯ

THE INFLUENCE OF THE GEOMETRIC PARAMETERS OF SAW TEETH ON THE CONDITIONS OF DISPLACEMENT OF SEEDS AND EFFICIENCY OF WAVE SEPARATION PROCESS

Umida Turaeva

master student, Department of Mechanical Engineering Technology, Bukhara Engineering Technological Institute,

Uzbekistan, Bukhara

Akbar Abrorov

senior lecturer, Bukhara Engineering Technological Institute,

Uzbekistan, Bukhara

АННОТАЦИЯ

В данной работе приведены результаты теоретического исследования взаимодействия системы «зуб пила – сырцовый валик – летучка – колосник» пильного цилиндра волокноотделительных машин типа ДП. Определены микрогеометрия зуба пила, с учетом: размера семян и угла поворота летучки, всех действующих сил системы «зуб пила–сырцовый валик-летучка-колосник» по технологическим и конструктивным требованием процессу волокно отделения и семян.

ABSTRACT

In this work are shown the results of theoretical study of the interaction of the “tooth – saw – circumferential roller – feather - fire-bar” system of the saw cylinder of DP type fiber separation machines. The microgeometry of the saw tooth was determined, taking into account: the size of the seeds and the rotation angle of the feather, all the acting forces of the “tooth – saw – circumferential roller – feather - fire-bar” system according to the technological and structural requirement of process of separation of the fiber and seeds.

Ключевые слова: волокно отделения, хлопок, летучка, сырцовый валик, колосник, зуб пила, коэффициент использования зубьев, микрогеометрия зуба

Keywords: fiber separation, cotton, feather, circumferential roller, fire-bar, saw tooth, coefficient of tooth use, microgeometry of the tooth

Правильный выбор геометрических параметров рабочей геометрии зуба пила и его прочностные характеристики в зоне волокно отделения и семян создаёт оптимальные условия для нормальной работы узла пильного цилиндра. В исследованиях проф. Б.А. Левковича опытном путём установлено [1], что отношение число, заполненных волокнистыми массами зубьев к общему на пиле названо коэффициентом использования и составляет 0.5. В производственных условиях при переработке первого сорта хлопка-сырца оказались загруженными 51.5% зубьев пилы (К_з=0.515).

Определим зависимость коэффициента использования зубьев пилы от волокнистого покрова сырцового валика. Зубья пили заполняются волокном лишь в зоне встречи их с сырцовым валиком. Скорость вращения пилы больше скорости движения сырцового валика, и все волокно, которое находилось на пути движения зуба, уже будет захвачено другими зубьями. Если бы каждый зуб пилы встречал семя, полностью покрытое волокном, то коэффициент использования зубьев пилы был бы равен единице. Однако, этого не происходит, так как сырцовый валик в зоне встречи с пилой имеет семена различной степени волокнистости: от отдельных неджинированных летучек хлопка-сырца до полностью оголенных семян.

Таким образом, коэффициент использования зубьев пилы К_з представляет собой вероятность того, что зуб пилы встретит семя, покрытое волокном. Эта вероятность равна отношению объёма, занимаемого волокном при волокнистости сырцового валика в зоне встречи его с пилой, к объему волокна, полностью покрывающего семя, т.е. хлопка-сырца.

Нами определяется радиус кромки лезвия зуба при осуществлении процесса волокноотделения и семян, т.е. с учетом пучка волоком захваченных зубьями пил и силы действующих на систему в момент отрыва пучка волокон от семян при торможении семян в рабочей поверхности колосника. На рис.1. показан положение отрыва пучка волокон от семян и силы, действующие на систему «зуб пила –сырцовый валик-летучка-колосник».

Схема определения перемещения летучки в зоне контакта системы “Зуб пила”, с учетом всех сил, действующих на семена радиуса округления кромки и деформации зуба.

Рисунок 1. Схема взаимодейтсвия системы «зуб пила–сырцовый валик-летучка-колосник»

1 -дисковая пила; 2 - сырцовый валик; 3 -семена; 4 -колосник; 5 -форма износа зуба.

В момент отделения волокон от семян при торможении летучки о рабочий поверхность колосника возникают следующие силы:

Р_о.п-окружное усилие дискового пила пильного цилиндра;

Р_g-сила тяжести летучки;

Р_ц-центробежная сила летучки;

Р_ц.с.в.-центробежная сила давления сырцового валика на летучки;

Р_у-упругая сила пучка волокон при отрыве от семени;

Р_и.с- сила инерции летучки;

N_л.з.-нормальная сила реакции возникающая со стороны лезвие зуба;

R_п.з.-сила реакция летучки о заднюю грань зуба;

N_в.к.- нормальная сила реакции возникающая со стороны колосника;

R_с.в.-сила реакции действующая на летучки со стороны сырцового валика;

F_A, F_с, F_В,_.-соответственно силы трения волокна о переднюю, заднюю  грань и лезвие зуба;

F_ц.в – сила сцепления между волокнами летучки и волокнистым покровом сырцового валика.

В работе [2], условия перемещения семян рассматриваются с учетом угла наклона зуба и коэффициента трения, однако в указанной работе не рассмотрено влияние таких параметров как радиус кромки лезвия зуба пилы угол перемещения семян, угол между зубьями, и прочностные характеристики зуба пила и т.д. [3].

Нами рассматриваются условия перемещения летучек, находящихся во взаимодействии системы «зуб пила–сырцовый валик-летучка-колосник» с учетом таких факторов как радиус кромки лезвия зуба, угол поворота семени при перемещении по дуге дисковых пил «х-х», и степень прикрепления волокон к семенам, т.е. факторов которые непосредственно влияет на поврежденность семян и содержание пороков в волокне в процессе волокно отделения и семян хлопка сырца. В момент отрыва пучка волокон зубьями пила с рабочей поверхности колосника перемещение семени по дуге «х-х» выражается уравнением равновесия системы «зуб пила-сырцовый валик-летучка-колосник»:

Р_о.п=Р_g+Р_ц+Р_ц.с.в.+Р_э+ Р_и.с +N_л.з.+R_п.з.+R_в.к.+R_с.в.+F_A+F_С+F_В+F_с.ц.                            (1)

Процесс волокно отделения и семян выполняется при условии:

Р_о.пР_g+Р_ц+Р_ц.с.в.+Р_э+ Р_и.с +N_л.з.+R_п.з.+R_в.к.+R_с.в.+F_A+F_С+F_В+F_с.ц.                        (2)

При решения этого уравнения, ввиду малости и не устойчивости силы трении и реакции можно пренебречь. Тогда уравнения по дуге окружности пила примет вид:

Р_о.пР_g+Р_ц+Р_ц.с.в.+Р_э+ Р_и.с +N_л.з.                                                    (3)

При формировании сырцового валика центробежная сила Р_ц со стороны Р_ц.с.в будет погашена за счет противодействии и большой разницы их по величины.

Тогда уравнение (3) имеет следующей упрощенный, окончательный вид:

Р_о.пР_g+ Р_э+ Р_и.с + N_в.к                                                          (4)

Р_и.с – Сила тяжести летучки выразим через массу семян М_л в кольце:

                                                                (5)

                                                   (6)

                                                               (7)

где: - объем кольца канавки толщиной h, м³;

– объем сырцового валика, м³ .

Откуда                

                                                       (8)

В работе [3] экспрементальным путем определена, эластичная сила пучка волокон затягиваемого передней гранью зуба под углом α. 

                                                       (9)

Р_и - сила инерции сырцового валика определяется по следующей формуле:

                              (10)

где:  – коэффициент, учитывающий силу сцепления летучки с волокнистым покровом сырцового валика для технических расчетов пильных волокноотделительных машин, рекомендуются 0,82-0,84.

N_в.к.- нормальная сила реакции возникающая со стороны колосника определена в работе [4] экспериментальным исследованием и составляет в пределах 12-16 Н.

Подставив полученные значения уравнений (5,6,7,8,9,10) получим окончательное уравнение:

    (11)

Подставляя численные значения параметров системы «зуб пила-сырцовый валик-летучка-колосник»: сила нормального давления на семена  при коэффициенте трения , масса летучки и семян  и коэффициент силы сцепления летучки с волокнистым покровом сырцового валика  , и объёма захвата летучек зубьями пил к объёму сырцового валика  находим угол перемещения летучки α у вершины зуба.

Из треугольника С_0,С₁,С₂ (рис.1.) согласно теореме косинусов и с учетом радиуса пила, толщина волокнистого слоя, между лезвиями зуба и летучки, радиус округления кромки:

         (12)

Решая это уравнение, получим:

                                         (13)

где:  R_п – радиус диска  пила, мм;

R_с- радиус семени летучки, мм;

δ- толщина волокнистого слоя, между лезвиями зуба и летучки;

ρ- радиус округления кромки зуба пила;

α - угол  поворота  семян.

В формуле (13) переменным параметром являются размеры семени R_с (малая и большая полуось) и радиус округления кромки зуба пила. Для проектирования новых узлов пильного цилиндра, допустимый радиус округления вершин зуба рекомендуется в пределах 0,1< ρ <0,7 мм, дальнейшее увилечение радиуса округления приводит к снижению качества волокно и семян и производительности волокноотделительных машин.

Выводы: Проведенное теоретико экспрементальное исследование узла пильного цлиндра волокноотделительных машин, требует обеспечение сохранения геометрических параметров зуба пил с учетом всех действуюших сил на систему «зуб пила – сырцовый валик – летучка - колосник» при проектировании новых машин.

Список литературы:

1. Т.А. Нормухамедов. Техника и технология пильного джинирования хлопка-сырца. Тошкент-1981. ст.64.
2. Г.И. Мирощниченко – Основы проектирования машин первичной обработка хлопка. –М.: Машиностроения, г.1972, ст-270-301.
3. Х.С. Саидов. К некоторим вопросам теории и практики построения геометрии зуба пилы. – Ташкент.1964. с.171.
4. Повышение надёжности узла пильного цилиндра волокноотделительных машин. Отчет ОТ-Атех-2018-373 Бухара, 2018 г.