УДК 631.171.32/38

Обоснование параметров устройства для

загрузки камеры шерстопресса немытой шерстью

Осмонов Ы.Дж., д.т.н.,профессор, Оморбекова Д.А.,

Уметалиева Ч.Т., к.т.н., Токтоналиев Б.С.,Караева Н.С., Карибеков М.О., Ачилов Р.Р.

Кыргызский аграрный университет им. К.И.Скрябина

Шерсть, имеющая малую объемную массу, транспортируют на большие расстояния и хранят часто длительное время. Неупакованная шерсть легко загрязняется и быстро теряет свои ценные качества. Поэтому ее прессуют и упаковывают в специальные тары. Прессование немытой шерсти в кипы является прямым путем снижения транспортных затрат. В железнодорожный вагон грузоподъемностью 64 тонны можно вместить всего до шести тонн неуплотненной шерсти, а в кипах плотностью 480 кг/ м³, около 60…62 тонн шерсти. Упакованная шерсть в кипы безопасна в противопожарном отношении.

Чтобы получить максимальный эффект при прессовании шерсти необходимо добиться наиболее равномерного распределения плотности в объеме кипы. Это добивается путем равномерной загрузки камеры шерстопресса немытой шерстью. Поскольку технологический процесс прессования шерсти в современных прессах (ПГШ-1Б, ЦС-73-2) осуществляется за три хода прессующей плиты, при каждой загрузке необходимо в камеру шерстопресса подавать одинаковые порции шерсти. Однако в существующих прессах камера загружается вручную. В результате такого субъективного выполнения этой операции меняется характер распределения сил внутри прессовальной камеры, что в свою очередь влияет на нагрузку к прессующей плите и далее к плотности кипы.

Нами разработано устройство для загрузки камеры шерстопресса одинаковой порцией шерсти (рис.1).

Устройство состоит из двух стоек 1 закрепленных к раме 2 пресса. На стойках установлены направляюще 3 с защелками, которые при соединении с втулками 4 клиновидного ложа 5 составляют скользящую пару: ось-втулка. Клиновидная ложа с наружной стороны дна имеет ось 6 со смещенным центром тяжести и установлена на поддон 7. Поддон через ошейники 8 соединен со стойками, которые также могут совершать скользящее движение в вертикальной плоскости. Поддон закреплен на рамку 9, которая связана с грузом 10 через троссоблочный механизм 11.

Тарирование необходимой массы груза осуществляется в зависимости от массы шерсти необходимой для загрузки камеры шерстопресса. Когда масса шерсти в клиновидной ложе преодолевает сопротивление груза, подставка с ошейником скользят по стойке вниз и одновременно втулка, также соскальзывая вниз выходит из направляющих, в результате чего клиновидная ложа опрокидывается от массы шерсти, загружая камеру шерстопресса содержимым. От массы груза, под действием рамки, поддон с ошейниками занимает исходное положение. Клиновидная ложа вставляется в направляющую вручную. При этом срабатывают защелки направляющих.

В соответствии с расчетной схемой устройства (рис.2) клиновидная ложа 2 опирается на опоры А и В, на которые действуют силы:

в нагруженном состоянии ложи немытой шерстью

F_r^' = g (m_ш L + m_уl - m_ol_o)/ h , (1)

ненагруженном состоянии

F_r^'' = g (m_ol_o - m_уl ) / h , (2)

где m_{ш ,}m_у, m_o - массы соответственно шерсти, подвижных деталей устройства, и противовеса, кг ;

L, l и l_o - плечи действующих сил, м;

h - расстояние между опорами, м.

Для рационального размещения противовеса определим момент от противовеса при F_r^' = F_r^''

g m_ol_o = g (2m_ш L + m_уl ), (3)

Опрокидывание загруженной ложи произойдет при условии F_r^' > F_r^'' . Выбор величин m_o и l_o зависит от массы шерсти m_ш необходимого для загрузки камеры шерстопресса.

Суммарная осевая сила на опору равна

F_а = g ( m_ш + m_у + m_o ) , (4)

В этом случае момент сопротивления движению клиновидной ложи от трения

T_f = g (m_ш + m_у + m_o) к, (5)

где к – коэффициент, учитывающий сопротивления скольжения по неподвижной опоре.

В момент опрокидывания нагруженной ложи суммарная осевая сила F_а может быть приложена на расстоянии а от центра. Из уравнения моментов сил можно определить

а = g (m_ш L + m_уl - m_ol_o)/ F_{а ,} (6)

В соответствии с техническими характеристиками масса одной кипы при прессовании шерсти прессом ПГШ – 1Б достигает 0,885 … 1,32 кН (90,2 … 134,5 кг) [ 1 ].

Технологический процесс прессования немытой шерсти предусматривает загрузку камеры три раза для формирования кипы. Отсюда масса шерсти для одной загрузки равна m_ш = 30,06 …44,83 кг. При известной плотности непрессованной шерсти ρ_ш = 60 кг/ м³ [ 2 ], определим вместимость клиновидной ложи:

(7)

где k_з - коэффициент заполнения ложи, k_з = 1,4 [ 3 ].

Геометрические параметры клиновидной ложи определены с учетом конструктивных параметров камеры шерстопресса и угла естественного откоса немытой шерсти в покое 38⁰ …43 ⁰ [ 4 ].

Из уравнения (3) масса противовеса равна:

(8)

Для решения (8) при различных значениях l₀ и других эмпирических констант использованы численные методы решения уравнений пакета Mathematica-3, в результате чего были получены основные параметры устройства: m_ш =37,44 кг; L = 0,45…0,48;

m_у = 4,7…5,3 кг; l = 0,19…0,21 м; l₀ = 0,20 …0,21 м; h = 0,6…0,7 м; m₀ =19,0…0,21 м;

V_л = 0,372 м³; F_а = 611,55 Н; а = 0, 221 м.

Литература

1. Пресс гидравлический для шерсти ПГШ – 1Б. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. – Завод: Актюбинсксельмаш, 1983. – 30 с.

2. Крагельский И.В. Трение и износ. – М.: Машгиз, 1962.- 320 с.

3. Красников В.В., Дубинин В.Ф. и др. Подъемно-транспортные машины. –М.: Агропромиздат, 1987. – 272 с.

Резюме

Обоснование параметров устройства для

загрузки камеры шерстопресса немытой шерстью

Обоснованы параметры нового устройства для загрузки камеры шерстопресса. При этом добивается равномерное распределение плотности в объеме кипы.

The substantiation of device parameters

for unwashed wool press chamber loading

Parameters of new device were substantiated for wool press chamber loading. It allows to get equal density distribution in the volume of bale.