Розрахунок параметрів валкувача пошарового валкування фрезерного торфу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Розрахунок параметрів валкувача пошарового валкування фрезерного торфу

Стріха В.А.

Визначені основні параметри валкуючої секції. Отримано залежності параметрів валкувача пошарового валкування фрезерного торфу від технологічних показників процесу видобутку та розміру бункера збиральної машини.

The basic parameters of valkuyuchei are certain sections. Dependences of parameters of valkuvacha of layer valkuvannya of milling peat are got on the technological indexes of process of booty and size of bunker of harvester.

Відомо, що фрезерний спосіб видобування торфу є домінуючим в нашій країні. Традиційна для України та багатьох інших країн технологічна схема видобування фрезерного торфу, як сировини для виготовлення паливних брикетів, складається з наступних технологічних операцій: фрезерування, ворушіння, валкування, збирання та штабелювання [1,2,3]. Найпрблемнішою, на даний час, є операція валкування. Одним з варіантів удосконалення даної операції є впровадження пошарового валкування.

Головними параметрами валкувача пошарового валкування фрезерного торфу є наступні:

- ширина захвату робочої секції;

- кут встановлення першого та другого відвалів;

- довжина та висота відвалів;

- товщина та висота робочої частини еластичних елементів відвалів.

Ширина захвату робочої секції валкувача визначається з міркувань заповнення бункера торфозбиральної машини, тобто узгоджується з його місткістю V_Б. Логіка розрахунку проста: об'єм фрезерного торфу, зібраного секцією валкувача зі смуги шириною В (ширина захвату секції, м) і довжиною L_Р (робоча довжина карти, м) має відповідати об'єму бункера.

При відомих значеннях циклового збору фрезерного торфу q_ц (т/га) і його насипної густини г (т/м³) на смузі поля видобутку розміром В Ч L_Р, з якої торф робочою секцією нагромаджується в один валок, знаходиться об'єм торфу величиною V_р:

(1)

де 10^-4 - переводний коефіцієнт га в м².

До бункера потрапляє дещо менший об'єм, оскільки мають місце втрати торфу як при валкуванні, так і при збиранні. Ці втрати оцінюються коефіцієнтом збору б. З іншого боку, бункер машини повинен мати певний запас об'єму на випадок коливання значень циклового збору. Цей запас характеризується коефіцієнтом заповнення бункера К_З, величина якого може бути прийнята 0,9. З урахуванням зроблених уточнень формула (1) набирає вигляду

(2)

Крім цього, варто зауважити, що вібрація бункера, яка має місце при русі збиральної машини, викликає ущільнення торфу, і його насипна густина в бункері зростає приблизно на 15% [4,5], тобто г_б = 1,15•г. Таким чином, ширина захвату робочої секції валкувача може бути розрахована за формулою

(3)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Схема до розрахунку умови ковзання торфу по відвалу.

Кут встановлення відвалів валкувача визначається з наступних міркувань. Перший відвал має бути встановлений під таким кутом, який забезпечує виконання умови ковзання торфу по поверхні відвалу (рис. 1) [8,9]:

б₁ 90^о - або ' , (4)

де - кут тертя між торфом і поверхнею відвалу.

Досвід експлуатації валкувачів показав, що близьким до оптимального є кут встановлення відвалу (б₁) в межах 26ч30^о [4,7]. Для першого відвалу доцільно обрати більше значення, оскільки це сприятиме кращому проходженню призми волочіння вологого торфу між першим та другим відвалами, про що більш детально буде зазначено нижче.

Взаємне розташування першого та другого відвалів, а також необхідна їх висота зумовлюються розмірами призм волочіння, які утворюються в процесі згрібання торфу з розстилу у первинний та вторинний валки.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Схеми до визначення розмірів елементів валкуючої секції

Ширина захвату валкуючої секції становить

B=2•b+b_1г, (5)

де b - ширина захвату одного відвалу; b_1г - ширина горловини валкувача, (рис. 2а).

Висота відвалу на виході (у горловині) h не повинна бути меншою h_в - висоти валка, що утворюється (рис. 2 б). З міркувань компактності валка доцільно приймати ширину горловини розміром b_1г = 0,5•а₁, де а₁ - ширина валка по основі (див. рис. 2 б). З урахуванням формули (3) і приймаючи об'єми первинного та вторинного валків однаковими, значення а₁ - ширини основи первинного валка сухішого торфу - можна розрахувати так:

(6)

де в - кут природного укосу торфу в валку (див. рис.2).

Тобто, ширина горловини між першими відвалами валкувача для виходу первинного валка сухішого торфу має становити

(7)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Схема до визначення конфігурації призми волочіння

Ширина горловини між другими відвалами валкувача повинна бути достатньою для безперешкодного пропуску як первинного валка, так і двох призм волочіння, які формують з більш вологого торфу нижнього шару розстилу другі відвали.

Для стандартного валкувача висота призми (тіла) волочіння при виході з відвалу розраховується за формулою [6,7]

, (8)

де h_р - товщина розстилу торфу.

Оперування останнім показником не надто зручне, оскільки він не належить до переліку обов'язкових технологічних показників, які передбачені нормами технологічного проектування підприємств з видобутку торфу. Тому доцільно виразити параметр h_р через більш операційні і такі, що підлягають обов'язковому визначенню.

Як відомо, цикловий збір фрезерного торфу умовної вологості з одного гектара виробничої площі чисельно дорівнює q_ц = 10•h_р•г_р, звідки

, (9)

де г_р - густина торфу в розстилі, т/м³.

З урахуванням (9), а також того, що половина товщини розстилу попередньо знята першим відвалом, висота тіла волочіння на виході з другого відвала дорівнює

(10)

Найбільша ширина перерізу тіла волочіння спрощено може бути знайдена через його висоту і кут природного укосу (внутрішнього тертя) в (рис. 3):

(11)

Якби призми волочіння обох других відвалів змикались безпосередньо, а не нагортались на первинний валок, то ширина основи вторинного валка становила би близько a₂=2•b_тв.

Дотримуючись тих самих міркувань, що й при визначенні ширини горловини між першими відвалами (див. рис. 2), приймаємо ширину горловини для вторинного валка b_2г'= 0,5•а₂,. У підсумку, ширина горловини між другими відвалами, достатня для пропуску первинного і вторинного валків, може визначатись за формулою

(12)

де h_тв знаходиться з формули 10.

Кут встановлення другого відвалу, з урахуванням викладеного, можна визначити з таких міркувань (рис. 4).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4. Схема до розрахунку кута встановлення другого відвалу

З рис. 4 слідує, що кут встановлення другого відвалу б₂ менше від кута встановлення першого відвалу б₁ на величину кута г, тобто

б₂ = б₁ - г. (17)

З прямокутного трикутника CDE, з урахуванням малості кута г слідує, що

. (18)

валкувач фрезерний торф

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. Схема до розрахунку довжини відвалів валкувача:

1 - перший відвал; 2 - другий відвал

Довжина першого відвалу l₁ може бути знайдена як різниця гіпотенуз подібних між собою прямокутних трикутників HDG та ENG (рис. 5)

l₁ = DE=DG - EG = , (19)

де б₁ - кут встановлення першого відвалу; В - ширина захвату робочої секції, b_г1 - ширина горловини між першими відвалами (визначається за формулою 7).

Довжину другого відвалу визначаємо з аналогічних міркувань, розглядаючи трикутники TDM та MKF:

l₂ = DM=DF - FM = (20)

де б₂ - кут встановлення другого відвалу; В - ширина захвату робочої секції, b_г2 - ширина горловини між другими відвалами (визначається за формулою 16).

Висота відвалів визначається висотою тіла волочіння торфу (див. рис. 4), тому може змінюватись майже від нуля в передній частині до максимальної висоти в задній частині. Біжуче (по довжині відвала) значення його висоти можна розрахувати з формули (14), врахувавши взаємозв'язок між параметрами b (ширина смуги, з якої відвал згрібає торф у валок) та l (довжина відвалу): b=l•sin б, тобто

(21)

Конструктивні рішення можуть диктувати дещо інші значення висоти відвалу, однак вони в жодному разі не повинні бути меншими, ніж розраховані за формулою (21).

Товщина та висота робочої частини еластичних елементів першого та другого відвалів значною мірою визначають співвідношення між товщиною шарів торфу, на які розділяється розстил, а також впливають на чистоту підбирання торфу, тобто на коефіцієнт збору.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6. Еластичні елементи відвалів: 1 - першого відвалу, 2 - другого відвалу

Експериментально встановлено, що при товщині гумово-тканьової конвеєрної стрічки 10-12 мм висота робочої частини еластичних елементів першого та другого відвалів має становити близько 70 та 35 мм відповідно (рис. 6). При використанні стрічки більшої товщини висота робочої частини еластичного елемента дещо зростає, при меншій товщині - зменшується. На характер взаємодії еластичного елементу з розстилом впливає чимало факторів: вологість та склад торфу, його густина, величина циклового збору та ін., тому вказані розміри можна вважати орієнтовними. На кожному підприємстві доцільно експериментально перевірити відповідність цих розмірів місцевим умовам.

Висновки: Визначені головні параметри валкувача пошарового валкування фрезерного торфу, які відрізняються від загальноприйнятих. Це пояснюється зміною конструкції валкуючої секції.

Ширина захвату робочої секції визначається в існуючому і запропонованому варіантах валкування однаково.

Кут встановлення першого та другого відвалів, довжина та висота відвалів можна визначити за представленими формулами.

Товщину та висоту робочої частини еластичних елементів відвалів пропонується визначати враховуючи наступні фактори: вологість та склад торфу, його густину, величину циклового збору та ін. Експериментально встановлено, що при товщині гумово-тканьової конвеєрної стрічки 10-12 мм висота робочої частини еластичних елементів першого та другого відвалів має становити близько 70 та 35 мм відповідно.

Отримані залежності головних параметрів валкувача пошарового валкування фрезерного торфу можуть бути використані при проектуванні, розробці та впровадженні технології пошарового валкування.

Література

1. Технология и комплексная механизация разработки торфяных месторождений/А.Е. Афанасьев, Л.М. Малков, В.И. Смирнов и др. Учеб. Пособие для вузов. - М.: Недра, 1987. 311 с.

2. Нормы технологического проектирования предприятий по добыче торфа. М.: Минторпром РСФСР, 1976., 63 с.

3. Малков Л.М. Основы методики расчета и пути улучшения технологических показателей сезонной добычи торфа: Дис…докт. техн. наук. - Калинин, 1973. - 423 с.

4.Антонов В.Я., Малков Л.М., Гамаюнов Н.И. Технология полевой сушки торфа. - М.: Недра, 1981. - 240 с.

5. Варенцов В.С. Фрезерный торф. М.-Л.-: Госэнергоиздат, 1947, 328 с.

6. Гнєушев В.О. Торфові машині (теорія і розрахунок) Навч. посібник. Рівне - Київ, 1999.

7. Торфяные машины и комплексы./ С.Г. Солопов, Л.О. Горцакалян, Л.Н. Самсонов, В.И. Цветков. 2-е изд., перераб. и доп. Учебное пособие для вузов. - М., Недра, 1981 - 416 с.

8. Афанасьев А.Е. Физические процессы торфяного производства: Практикум. 1-е изд. Тверь: ТГТУ, 2005. 208 с.

9. Антонов В.Я., Малков Л.М., Гамаюнов Н.И. Технология полевой сушки торфа. - М.: Недра, 1981. - 240 с.

Размещено на Allbest.ru