Определение усилий при проколе рулона льна распределителем теплоносителя

Сушка является основной технологической операцией по приведению льна в устойчивое при его хранении состояние. Только после того как из свежерулони-рованной льнотресты будет удалена вся избыточная влага можно рассчитывать на последующую надежную сохранность продукции.

Процесс искусственной сушки – один из самых энергоемких процессов, поэтому необходимо максимально использовать испарительную способность сушильной установки, что позволит значительно снизить расходы на энергию.

В результате проведенных опытов Всероссийским научно-исследовательским институтом льна было установлено, что в процессе сушки рулонов льнотресты влага удаляется неравномерно, быстрее она уходит из внешних слоев и весьма медленно из центра [1], поэтому для интенсификации процесса досушивания рулонов льна предлагается использовать способ подачи теплоносителя внутрь рулона, что позволит наиболее эффективно досушивать цилиндрические паковки лубоволок-нистых культур.

В разработанном автором устройстве для сушки рулонов льна [2] теплоноситель подается в рулон через распределитель, состоящий из цилиндра с круглыми отверстиями, в верхней части которого установлен конус для центрирования рулона при проколе.

Для определения параметров и режимов работы механизма привода исполнительного органа осуществляющего прокол рулона необходимо знать минимальное усилие, при котором распределитель может быть введен внутрь рулона.

Для определения усилия составим уравнение равновесия с учетом сил, действующих на распределитель при проколе (рис. 1).

Рисунок 1. Схема к расчету усилия на прокол рулона.

= 0

, (1)

откуда

1  = г + г - г

, (2)

где Fпр – усилие прокола, Н;

Fк.ч – нагрузка на коническую часть распределителя, Н;

Fц.ч – нагрузка на цилиндрическую часть распределителя, Н;

Fтяж – сила тяжести рулона, Н.

Определим нагрузку на коническую часть распределителя по формуле:

, (3)

где Fн.д – сила нормального давления, Н;

Fт – сила трения, Н;

q – нагрузка равнораспределенная, Н/м2;

Sкон – площадь поверхности конической части, м2;

a – угол заострения, оптимальные значения a = 20…30°;

j - коэффициент трения скольжения стали по льну, определяется эксперимен- тально.

Площадь поверхности конуса найдем по формуле:

SEOH = ^ ■ R ■ L ма

,(4)

где

где

где

где

R – радиус основания конуса, м;

L – длина образующей конуса, м.

Определим нагрузку на цилиндрическую часть распределителя по формуле:

, (5)

Fт – сила трения, Н;

q0 - нагрузка равнораспределенная, Н/м2;

Sцил – площадь поверхности цилиндрической части, м2.

Площадь поверхности цилиндра найдем из выражения:

£=2tpR'H

, (6)

R – радиус цилиндра, м;

Н – высота цилиндра, м.

Сила тяжести рулона определяется по выражению: , (7)

, (8)

А тяж m – масса рулона, кг.

Тогда формула (2) принимает вид: ^пр — (Ч'^кон ■ sin ссн- q -SK0H или

F =(qnRLsina.+ qnRLTcosa.) + (q0 • 2я• R Н-ф)-(ш• g) ,q.

, (9) окончательно усилие прокола определяется:

, (10)

Коэффициент трения скольжения стали по стеблям льна определяли экспери ментально с помощью трибометра (рис. 2) и используя формулу:

m2-h

, (11)

где m1 – масса бруска S, кг;

m2 - масса груза Р, кг;

h – высота падения груза, м;

d – путь, пройденный бруском по инерции, м.

Полученные результаты заносим в таблицу 1. Повторность опытов была пятикратная.

Рисунок 2. Общий вид трибометра с бруском и грузом.

Таблица 1. Результаты опытов.

m 1 , кг	m 2 , кг	h, м	l 1 , м	l 2 , м	l 3 , м	l 4 , м	l 5 , м	l ср , м	d, м	j
льнотреста сухая
0,744	0,56	0,447	0,690	0,695	0,688	0,691	0,695	0,692	0,245	0,38
льнотреста влажная
0,744	0,56	0,447	0,678	0,682	0,679	0,671	0,681	0,678	0,231	0,39

Расчетное усилие на прокол рулона средней плотности прессования 140 кг/м3, массой 220 кг при диаметре цилиндрической части распределителя 108 мм и при условии, что рулон насаживается сверху, составит около 3 кН, если же рулон неподвижен и распределитель вводят в него, то усилие увеличивается на величину тяжести рулона.