В статье приводится влияние сводообразующих факторов на время истечения зерновых материалов из осесимметричных бункеров наибольшего расхода. Рассмотрены экспериментальные данные подтверждающие теоретические выводы.
Ключевые слова: жидкостная пленка, зерновой материал, осесимметричные бункера, влажность зернового материала, сводчатые структуры.
Для того, чтобы определить влияние некоторых сводообразующих факторов на истечение зерновых материалов из бункеров, использовался экспериментальный бункер со сводоразрушающем устройством. В качестве сыпучего материала применялись ячмень и пшеница. [1, 2]
На ячмене проверялось влияние фактора коэффициента сопротивления сдвигу Ксд. Для этого опыты проводились на трех уровнях Ксд: 1,15; 1,60, 2,05.
На пшеничных материалах проверялось влияние фактора величины выпускного отверстия. При помощи заслонки устанавливали три уровня его открытия, при этом Dв/dy равнялось 13,3; 19,95; 26,6. Фракционный весовой состав зерновых материалов, использованных при проведении эксперимента, был следующим: целое зерно — 74,7 %, дробленое зерно — 22 %, колоски, соломистые фрагменты, семена сорняков и т. д. — 3,3 % (рисунки 1 и 2).
Рис. 1. График функции t=f(Dв/dv)
Из графика следует, что с увеличением угла наклона стенки бункера к вертикали время истечения зерновых увеличивается по гиперболе для всех исследуемых в работе зерновых. Кроме того, время истечения зерновых от увеличения отношения Dв/dv понижается также по гиперболе.
Рис. 2. Зависимость времени истечения овса из бункера от угла наклона стенок днища бункера к вертикали
При отношении Dв/dv < 10 время истечения стремится к бесконечности. То есть, при таком соотношении Dв к dv имеется большая вероятность образования над выпускным отверстием бункера статически устойчивого свода с осевой податливостью равной нулю.
Из графика следует, что изменение времени истечения овса с изменением угла α происходит по параболе с вершиной при а=30°. Объясняется это тем, что при α=30° происходит переход гидравлического вида истечения овса в нормальный, как со сводоразрушающим устройством, так и без него. Известно, что при нормальном виде истечения сыпучего тела вероятность образования сводов, в частности, статически устойчивых сводов, больше, чем при гидравлическом виде истечения, так как φпр>φ.
Рис. 3. График функции t=f(Ксд)
Из графика 3 следует, что с повышением Ксд время истечения зерновых отходов увеличивается как при сводоразрушающем устройстве, так и без него. Однако, со сводоразрушающим устройством оно в среднем на 15…. 17 % меньше. Но это не главное. Главное заключается в том, что со сводоразрушающим устройством истечение зерновых стабильное, без образования статически устойчивых сводов.
Влияние угла наклона стенок днища бункера к вертикали проверялось на овсе, причем указанные углы устанавливались специальными вставками в бункер:15°, 30°, 45°, 60°.
Для оценки влияния фактора засоренности использовали засоренный овес и овес, очищенный от фрагментов стеблей, семян сорняков, шелухи и других примесей.
Кроме того, влияние каждого фактора оценивалось при наличии сводоразрушающего устройства, установленного в бункере, и без сводоразрушающего устройства. [3]
При проведении экспериментов определялось время истечения сыпучего материала из бункера на каждом уровне исследуемого фактора. Причем, определение влияния факторов Ксд и величины выпускного отверстия производилось при варьировании углов наклона стенок днища бункера к вертикали.
По результатам проведенных экспериментов построены графики зависимости времени истечения сыпучего материала из бункера от каждого из вышеуказанных факторов, а также соответствующие теоретические кривые времени истечения, рассчитанные по формуле, определяющей расход зерновых отходов.
В результате исследований установлено, что величина выгрузного отверстия бункера оказывает значительное влияние на время истечения сыпучего материала из бункера: чем больше диаметр отверстия, тем меньше время истечения.
Влияние угла наклона стенок днища бункера к вертикали сказывается неоднозначно. С уменьшением угла наклона время истечения уменьшается, достигая минимального значения при α=30°. При дальнейшем уменьшении угла наклона время истечения начинает возрастать. Это объясняется тем, что при малых углах наклона стенок днища бункера к вертикали конфигурация днища бункера приближается к щелевой трубе, диаметр днища уменьшается, что способствует образованию динамических сводов в полости бункера. Полученная закономерность наблюдается при различных диаметрах выгрузного отверстия бункера.
С повышением Ксд время его истечения из бункера возрастает, при чем, при изменении угла наклона стенок днища бункера к вертикали, наименьшее время истечения сыпучего материала происходит при углах наклона α=30°.
Литература:
1. Богомягких, В. А. Интенсификация разгрузки бункерных устройств в условиях сводообразования зернистых материалов / В. А. Богомягких, А. П. Пепчук. — Зерноград: ВНИИПТИМЭСХ, 1995. — 162 с.
2. Гячев, Л. В. Основы теории бункеров / Л. В. Гячев. — Новосибирск: Изд-во Новосибирского университета, 1992. — 310 с.
3. Богомягких, В. А. Обоснование параметров и режимов работы сводораз-рушающих устройств бункерных дозирующих систем сельскохозяйственных машин и установок / В. А. Богомягких, В. П. Трембич, А. И. Пахайло. — Зерноград: ВНИИПТИМЭСХ, 1997. — 124 с.
