Способ центробежного обрушивания

Для реализации способа центробежного обрушивания однократным ориентированным ударом предназначена центробежная семенорушка. Семена в центробежной рушке приобретают необходимую кинетическую энергию для обрушивания одним ориентированным (вдоль оси длины) ударом о деку под действием центробежной силы.

Теория движения семени по ротору центробежной семенорушки. При работе центробежной рушки семена поступают на вращающийся на вертикальном валу диск с лопатками. При этом на семя действуют (см. рис. 3.3) кроме центробежной силы F, также силы тяжести G и Кориолиса Р, которые прижимают семя к диску и лопатке и вызывают появление соответствующих сил трения F₂h F₃, направленных против движения семени.

Центробежная сила (Н).

Т.

или.

I.

где ш — масса семени, кг; и — переносная скорость, м/с; х, — расстояние от оси вращения до точки вращения, м; w — угловая скорость вращения точки, рад/с.

Кориолисова сила.

Рис. 3.3. Схема сил, действующих на частицу на центробежном роторе.

где v, — относительная скорость движения семени по ротору, м/с.

Сила тяжести семени где g — ускорение свободного падения.

Сила трения под действием силы тяжести частицы.

Сила трения под действием кориолисовых сил.

где f — коэффициент трения семян по материалу ротора.

Приняв траекторию движения за ось ох подвижной системы и проектируя все силы, действующие на точку, с учетом их направления, получим

или.

После сокращения на m получаем дифференциальное уравнение второго порядка с правой частью

где — общее решение линейного однородного дифференциального уравнения второго порядка; х, — частное решение.

Общее решение линейного однородного дифференциального уравнения второго порядка.

где т — время движения семян по лопатке; с, к, с₂ и 1ц — постоянные величины.

Частным решением может быть равенство.

где, А — некоторая постоянная величина.

Если подставить х, в дифференциальное уравнение (3.34), то получится тождество, из которого определяется величина А.

откуда

Общий интеграл принимает вид.

При изменении частоты вращения ротора от 500 до 1500 об/мин величина fg/co² изменяется в пределах от 0,0011 до 0,12 и ею можно пренебречь. Тогда.

Для нахождения постоянных к, и к₂ решают характеристическое уравнение (получается заменой в дифференциальном уравнении (3.34) без правой части производных на к в соответствующей степени).

в результате

После преобразований с учетом величины f = 0,31 для w = 8% Коэффициенты с, и с₂ определим из граничных условий.

Первое граничное условие.

где г, — начальный радиус лопатки.

Подставляя это в (3.41), получим.

Второе граничное условие.

где V, — начальная скорость семени.

После дифференцирования (3.41) получим.

Подставляя второе граничное условие, получим.

Решая систему уравнений (3.47) и (3.50) и используя ранее полученные значения к, и 1ц получим.

и.

В общем виде уравнения, характеризующие относительное движение семени по ротору, следующие:

— путь

— скорость.

— ускорение

Анализ движения семени подиску вдоль лопатки под действием указанных сил показал, что скорость не зависит от массы семени и обусловлена величиной коэффициента трения семени о материал, из которого изготовлены диск и лопатки. Движение семени, вначале ускоренное, довольно быстро стабилизируется. На расстоянии примерно в 3—4 раза превышающем начальный радиус попадания семени на диск устанавливается постоянная скорость радиального движения семян, при характерных коэффициентах трения их о сталь по величине составляющая 0,65—0,7 окружной скорости диска.

Необходимо отметить, что, теоретически получив одинаковую скорость, семена разной массы приобретают пропорционально ей количество движения, и если считать, что прочность прямопропорциональна массе, то можно ожидать саморегулирующий эффект, увеличивающий качество обрушивания в центробежной рушке. Однако на практике до сих пор это не достигнуто из-за разнокачественности и разновлажности, что существенно изменяет коэффициент трения семян, который, как показано, играет существенную роль при движении семян по ротору центробежной рушки, и из-за разнокачественности семена имеют разную скорость, что ведет к столкновениям, уменьшающим скорость и нарушающим ориентацию семян. В теории недостаточно учтены и аэродинамические эффекты.