Phan tich dong luc hoc trong buong dap Ngo

PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC TRONG BUỒNG ĐẬP NGÔ Hiện nay, cấu buồng đập phân ly dọc trục phổ biến đa dạng Buồng đập hệ thống phức tạp, tiêu chất lượng đập phụ thuộc vào nhiều yếu tố Để tạo dạng cấu đập phân ly dọc trục có chất lượng cao thiếu sở xác định thông số có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng đập Trên sở nghiên cứu tác động qua lại phận làm việc với vật liệu vào, phân tích ảnh hưởng yếu tố ảnh hưởng đến trình làm việc xảy buồng đập Vì cần phải nhiên cứu tính chất lý bắp hạt ngô có ảnh hưởng nhiều đến trình tách hạt Nghiên cứu số tính chất lý hạt ngô Tính chất lý ngô phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậy, đất đai chủng loại giống… 1.1 Kích thước trái hạt ngô: Các giống ngô khác có kích thước trái hạt khác Ngay loại ngô kích thước hạt xê dịch khoảng lớn Chiều dài ngô dao động khoảng từ 120 – 180 mm, đường kính ngô giao động khoảng từ 37 – 54 mm Kích thước trung bình hạt ngô: chiều dài 9,5 – 11,5 mm; chiều rộng 8,5 – 10,2 mm bề dày hạt 4,0 – 5,3 mm Do thiết kế buồng đập cần ý đến bề rộng B cửa cấp liệu cửa lõi tối thiểu không làm gẫy lõi, B ≥ 200 mm Khe hở đập phải có khả điều chỉnh khoảng rộng δ = 35 – 40 mm, để thích nghi với đường kính nhiều chủng loại giống ngô Khe hở máng phải lớn kích thước trung bình chiều dài hạt 1.2 Trọng lượng riêng: Trọng lượng riêng lớp ngô, hạt lõi phụ thuộc vào giống độ ẩm bắp 350 – 450 kg/m 3, hạt ngô dao động từ 600 – 800 kg/m từ 200 – 250 kg/m lõi ngô Tỉ lệ trọng lượng lõi ngô hạt ngô dao động từ 15 – 20 %, tỉ lệ trọng lượng bẹ trái ngô – 10 % độ ẩm hạt thu hoạch Wn = 30 – 35 % Khối lượng bẹ tương đối lớn, thiết kế cần lưu ý HVTH: NTMK đến kết cấu buồng đập (dạng răng, dạng máng…) cho tránh tượng xoắn bẹ thành dây gây tắc bẹ buồng tẽ 1.3 Hệ số ma sát: Trong trình tách hạt, tính chất quan trọng cần quan tâm hệ số ma sát Thông thường hệ số ma sát động có giá trị nhỏ đáng kể so với hệ số ma sát tĩnh, hạt ngô khô tươi với vật liệu thép loại Bảng 1.1 Hệ số ma sát tĩnh phân ngô Tên phận ngô Hạt ngô Hạt tươi Bẹ ngô Cây tươi Cây khô Lá Hệ số ma sát với phận vật liệu Độ ẩm Thép Thép Thép gia (%) Gỗ ép Vải bố Cao su mạ công 25,1 0,38 0,41 0,63 0,64 0,90 15,4 0,32 0,34 0,53 0,53 0,54 0,66 36,5 0,70 0,65 0,70 0,90 0,67 0,83 18,0 0,40 0,56 0,61 0,50 0,80 27,0 0,44 0,54 0,47 0,38 32,4 0,55 0,62 0,48 0,75 0,73 60,0 0,44 0,58 0,61 0,57 0,53 0,93 10,0 0,34 0,39 0,49 0,43 0,56 0,63 16,3 0,43 0,55 0,55 0,49 0,72 Thép sơn 0,44 0,50 0,46 Bảng 1.2 Hệ số ma sát động phận ngô Tên phận ngô Hạt ngô Hạt tươi Bẹ ngô Bẹ tươi Cây khô 1.4 Hệ số ma sát với bề mặt vật liệu Độ ẩm Thép Thép Thép gia (%) Gỗ ép Vải bố mạ công 13,2 0,32 0,25 0,25 0,41 15,0 0,31 0,33 0,21 0,44 0,29 36,5 0,31 0,39 0,57 0,43 0,49 16,0 0,37 0,25 0,25 53,6 0,42 0,39 0,27 0,40 0,40 10,0 0,37 0,31 0,16 0,31 0,31 Cao su 0,53 0,54 0,62 0,82 0,87 0,80 Độ ẩm hạt ngô thu hoạch: Độ ẩm ngô thu hoạch thường cao dao động lớn, phụ thuộc nhiều vào giống ngô, khí hậu thời tiết lúc thu hoạch Ở nước ta có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, độ ẩm hạt thu hoạch cao, đa số giống ngô có độ ẩm hạt thu hoạch giao động từ 25 – 30 % Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy bóc bẹ tẽ hạt ngô tươi thu hoạch phải đáp ứng yêu cầu không làm vỡ hạt, giảm tối đa tỉ lệ nứt ngầm HVTH: NTMK 2 Nguyên lý phân tích lực máy bóc tẻ hạt ngô: Hình 2.1 Máy bóc tẻ hạt ngô Trong khoang vật liệu tiếp nhận, sau vật liệu đẩy đến khoang thứ hai có trống ngón, ngón tác động vào trái ngô tách hạt cục Còn khoang thứ ba gân tác động với vận tốc đỉnh lớn có đường kính lớn hơn, lành tách toàn hạt ngô Sự phân bố, hình dạng, kích thước có ảnh hưởng đến trình phân bố, đẩy tẽ ngô, loại máy có kiểu tẽ nhiều giai đoạn dùng loại máy tĩnh có công suất lớn Để tách hạt ngô khỏi trái tác dụng lực lên hạt theo phương khác sau: - Tách hạt lực kéo theo phương pháp tuyến với trục trái Tách hạt lực nén vào theo phương bán kính với trái Tách hạt lực tác dụng theo phương tiếp tuyến với đường tròn trái Xác định mô hình nguyên lý buồng đập ngô độ ẩm cao: Buồng đập ngô gồm phận là: trống đập, máng nắp trống Trong thực tế buồng đập ngô phân ly dọc trục kiểu trống trụ tròn đa dạng phong phú Tư trái ngô trình chuyển dịch từ cửa cấp liệu vào đến cửa nằm dọc, trục dọc trái ngô song song với trục trống Trên sở sơ xác định phân tích lý thuyết giá trị định hướng khe hở đập vận tốc va đập trống đập lên hạt ngô Xác định vận tốc tới hạng đỉnh trống đập: HVTH: NTMK Dựa vào kết nghiên cứu độ bền va đập hạt ngô, xác định vận tốc tối đa trống không làm vỡ hạt, tùy theo số lần va đập trung bình xảy buồng đập Theo Kreimerman, vận tốc tối đa V r (m/s) đỉnh trống đập không làm vỡ hạt va đập tự vào hạt là: (4.1) Trong đó: A – Năng lượng va đạp làm xuất vết nức hạt, KGm; (4.2) Gt – Trọng lượng vật rơi thí nghiệm, Gt = 0,05 kg; H – Độ cao rơi trọng vật, m; GTBH – Trọng lượng trung bình hạt ngô, kg Kreimerman nghiên cứu số lần va đập xảy buồng đập phân ly dọc trục tác động lên hạt ngô, với vận tốc trống đập từ 4,3 – 12 m/s đo số lần va đập từ 35 – 70 lần giây Với giả thiết số lần va đạp xảy buồng đập ngô độ ẩm cao 60 lần giây, ta xác định độ cao rơi trọng vật nằm khoảng 4,0 – 5,0 cm tùy theo giống ngô Nếu lấy trọng lượng trung bình hạt ngô GTBH = 0,0003 kg, theo công thức 4.1 4.2 tính vận tốc tối đa cho phép đỉnh trống đậpkhi đập giống ngô phổ biến có độ ẩm cao là: Vr = 11,8 ÷ 12,7 m/s Xác định khe hở đỉnh máng trống đập: Tác động trục tiếp lên trái ngô buồng đập chia làm nhiều pha Ở pha đầu bắt đầu đập vào trái, tác động xem dạng xung va đập S Giả thiết trước khe hở đập, tác động qua lại dòng vật liệu, trước bên cạnh, bắp ngô chuyển động với vận tốc ban đầu () nhỏ so với vận tốc đỉnh Nhờ truyền động cách cưỡng bức, coi trống chuyển động với vận tốc đỉnh không đổi trước sau va đạp ngô: Vr = ωtRt Thời gian va đập ngắn (phần nghìn giây), nên biến dạng dịch chuyển ngô coi không đáng kể, chưa kịp xảy Do bị kẹt vào khe hở đập, nên lúc cuối va đập, ngô không bị bắn khỏi trống Mặt khác diện lớp bẹ ngô dày khiến va đập gần giống với va đập không đàn hồi HVTH: NTMK Trong va đập lực va đập lớn so với lực hữu hạn khác như: trọng lực, ma sát… nên người ta thường bỏ qua tác động lực để giải toán đỡ phức tạp Lực va đập xác định theo công thức: (5.1) Lực va đập biến đổi giá trị từ lúc xuất đến lúc bị triệt tiêu Theo định lý xung va đập, tính gần giá trị trung bình lực va đập: (5.2) Trong đó: m – Khối lượng chất điểm phần tử ngô tham gia va đập; – Vận tốc ban đầu ngô, = kvωTRT, kv < 1; – Vận tốc ngô lúc cuối va đập Phương cường độ lực va đập phụ thuộc nhiều vào tham số buồng đập Thông qua biểu thức toán học mô tả pha va đập sơ xây dựng giới hạn lý thuyết xác định giá trị lý thuyết thông số đó, cho có lợi cho trình đập 5.1 Mô hình lực va đập : Có thể coi trình va đập trình xảy từ chạm vào lớp ngô, đến lớp bị nén cực đại, ngô bắt đầu bị biến dạng Chọn vị trí ngô va đập với xác định điểm: đỉnh hai lăn có tâm O1 O2 Lúc cuối va đập vận tốc ngô điểm B bị triệt tiêu bị nén vào lăn máng O1, vận tốc điểm A xấp xỉ vận tốc đỉnh trống đập Vr Theo lý thuyết va đập ta có: (5.3) HVTH: NTMK Hình 5.1 Mô hình xác định hướng lực va đập Trong đó: m – khối lượng chất điểm phần tử ngô điểm A tham gia va đập; R – bán kính ngô; RT – bán kính trống đập; δ - khe hở đập; ω0 – vận tốc góc ngô trước va đập; ωT – vận tốc góc trống đập; – vận tốc dài ngô trước va đập tâm O; – vận tốc điểm A ngô trước va đập ; A – góc ; v – góc ; Trên hình 5.1 ta có: Theo công thức lượng giác: Thay vào phương trình (5.3) ta có: (5.4) HVTH: NTMK Đặt: = H1 (5.5) = H2 (5.6) Ta có: (5.7) Theo công thức (5.7) Khi H H2 tăng lực va đập Fvd tăng ngược lại Còn góc γA tăng, thành phần giảm thành phần tăng Trong H H2 có chứa hàm số lượng giác cần xác định Trên hình 5.1 ta có: góc β góc Xét tam giác AOOT ta có: (hai cạnh tương ứng vuông góc) Trong tam giác AOOT ta có AOT = RT; AO = R; OOT = RT + δ - R Theo định lý cosin: Suy ra: (5.8) + Góc Xét tam giác AOOT ta có: (5.9) Sau biến đổi ta có: (5.10) + Góc (5.11) + Để xác định lực va đập Fvd ta cần xác định góc γA Khi góc γA tăng, lực va đập Fvd có xu hướng dần vào tâm trái ngô, dẫn đến gây vỡ lõi tăng nén đột ngột, đồng thời không gây hiệu ứng xoay tẽ hạt Hướng lực va đập có xu cắt đoạn O 1O2, dễ gây kẹt không đẩy ngô tích cực qua khe hở trống máng Do nên cho góc γA tiến tới nhỏ cách điều chỉnh thông số buồng tẽ Ta xây dựng biểu thức tính góc γA góc nằm vecto Xét tam giác IKN (hình 5.1) ta có: NK = NI cosβω; mà NI = ω0R HVTH: NTMK Theo công thức (5.8) thì: (5.12) Mà nên: (5.13) Xét tam giác AKI: (5.14) (5.15) (5.16) Dựa vào công thức (5.8); (5.12); (5.14), tính góc θT theo (3.13): Xét tam giác ALI ta có: (5.17) (5.18) Từ đó: (5.19) (5.20) Thông qua biểu thức xác định hàm số lượng giác H 1, H2 biểu thức tính góc , ta nhận thấy: thông số khe hở trống máng δ vận tốc góc trống đập ωT có ảnh hưởng nhiều đến giá trị H 1, H2 góc Có nghĩa chúng có ảnh hưởng đến lực va đập Muốn biết xu ảnh hưởng δ ωT đến lực va đập cần phải khảo sát ảnh hưởng chúng 5.2 Khảo sát ảnh hưởng vận tốc góc trống đập khe hở đập đến lực va đập: Từ biểu thức toán học xây dựng trên, ta nhận thấy tăng khe hở trống máng lực va đập giảm, vận tốc góc trống đập tăng lực va đập tăng Khe hở trống máng tỉ lệ nghịch với lực va đập , vận tốc trống đập có tỉ lệ thuận với Ảnh hưởng vận tốc góc đến lực va đập lớn ảnh hưởng khe hở trống máng Trong thực tế đường kính bắp ngô loại giống khác nhau, đập ngô có độ ẩm hạt cao, muốn giảm tỉ lệ vớ hạt cần điều chỉnh khe hở trống máng kích thước đường kính trung bình ngô HVTH: NTMK HVTH: NTMK