Качество очистки зернового материала в пневматическом сепараторе во многом зависит от точности установки скорости υв воздушного потока в пневмосепарирующем канале (ПСК) [4, 5, 9, 12].
В основном для регулирования скорости υв воздушного потока в ПСК зерно- и семяочистительных машин применяют глухие поворотные заслонки, вследствие простоты конструкции и изготовления [3, 6, 7, 8, 10, 14].
Расходная характеристика такого регулятора расхода воздуха зависит от особенности работы генератора воздушного потока и сопротивления пневмосистемы зерноочистительной машины. С учетом типа и параметров вентилятора, конструкции пневмосистемы и конструкционных особенностей заслонки получена физико-математическая модель работы регулятора расхода воздуха в пневмосистеме зерноочистительной машины [11, 13].
Разработанный метод расчета расходной характеристики регулятора расхода воздуха дает возможность построения простых устройств автоматического регулирования скорости υв воздушного потока с помощью дроссельных устройств в пневмосистемах зерноочистительных машин. При этом для оценки соответствия результатов теоретических исследований по регулированию скорости воздушного потока в ПСК зерноочистительной машины дроссельными устройствами требуется сравнительный анализ с экспериментальными данными.
Цель исследования
Целю исследований является проверка соответствия результатов теоретических исследований по разработке метода расчета расходной характеристики регулятора расхода воздуха с экспериментальными данными регулирования скорости воздушного потока в ПСК зерноочистительной машины.
Материалы и методы исследования
Для сравнительного анализа расчетных и опытных данных изменения относительного расхода μв воздуха в ПСК зерноочистительной машины, приведенных в работе [15], выбраны поворотные двухплечие глухая и перфорированная заслонки c углом поворота α = 80 °, соответствующим полному перекрытию проходного сечения воздухоподводящего канала. Ширина l каждого прямоугольного отверстия перфорированных пластин заслонки имела значение 0,028 м, а ее максимальный коэффициент μЗmax живого сечения составлял 0,36. Проверку гипотезы о соответствии результатов теоретических исследований с экспериментальными данными осуществляли с принятием области поля допуска различия экспериментальных данных в пределах ± 10 % и по методу проверки статистической гипотезы о принадлежности двух выборок одной генеральной совокупности по критерию знаков. При соответствии расчетных значений в области допуска различия экспериментальных данных и гипотезы по критерию знаков разработанный метод расчета расходной характеристики регуляторов расхода воздуха в пневмосистемах зерноочистительных машин принимается.
Результаты исследования и их обсуждение
Расходные характеристики изучаемых регуляторов расхода воздуха представлены на рис. 1, 2 и 3. На представленных графиках также выделена штриховкой серого цвета область поля допуска различия экспериментальных данных в принятых пределах ± 10 % согласно методики проверки соответствия результатов теоретических исследований с экспериментальными данными.
Опытные данные зависимости относительного расхода μв воздуха глухой двухплечей заслонки от угла α ее поворота в воздухоподводящем канале описываются уравнением (рис. 1)
, 
; (1)
а расчетные значения данного регулятора выражаются следующей зависимостью
,
; (2)
Рис. 1. Зависимости относительного расхода μв воздуха глухой двухплечей заслонки от угла α ее поворота в воздухоподводящем канале: – – – – – экспериментальные данные; –––––– – теоретические данные; 
– область поля допуска различия экспериментальных данных
Анализируя обе полученные зависимости (1) и (2) следует отметить, что при перекрытии воздухоподводящего канала до 40 ° расчетные значения относительного расхода μв воздуха в ПСК находятся в пределах области поля допуска различия экспериментальных данных для глухой поворотной заслонки. Максимальное отклонение теоретических данных от экспериментальных в этом случае составляет 11,94 %.
При дальнейшем повороте заслонки теоретические данные находятся за пределами области поля допуска различия опытных данных. В этом случае теоретическая зависимость μв = f(α) находится ниже границы области поля допуска различия экспериментальных данных. Такое расхождение обусловлено тем, что при повороте глухой заслонки в зазоре между ее пластиной и стенкой воздухоподводящего канала возникает инжекционный эффект, а потому показатели функции μв = f(α) экспериментальных данных выше расчетных.
В расчетной расходной характеристике заслонки данное явление не учтено ввиду отсутствия информации в технической литературе. Кроме того, расчетная расходная характеристика μв = f(α) получена для заслонки с углом полного перекрытия воздухоподводящего канала установки α = 90 °. Это связано также с тем, что в современной технической литературе отсутствуют данные для расчета расходной характеристики глухой поворотной заслонки с другими углами полного перекрытия канала.
В тоже время расчетные значения μв от нижней границы области поля допуска различия экспериментальных данных незначительны и при α = 50, 60, 70 и 80 ° составляют 0,10; 0,08; 0,08; и 0,06 соответственно. Поэтому расчетные значения μв = f(α) для глухой поворотной заслонки вполне сопоставимы с полученными экспериментальными данными.
Для проверки гипотезы о том, что уравнения (1) и (2) задают одну и туже зависимость в статистическом смысле воспользуемся критерием знаков [1]. Вычислим значения μв с шагом 5 ° по формулам (1) и (2), затем найдем разности экспериментальных и теоретических значений (μв экспер. – μв теорет.), из них количество N разностей не равных нулю составляет 15, а количество положительных разностей m = 5. По таблице [2] найдем критическое значение числа испытаний Nкрит., соответствующее заданному уровню значимости 0,05 и m: Nкрит. (0,05; 5) = 18. Вследствие того, что Nкрит. > N, то гипотеза о совпадении уравнений (1) и (2) принимается.
Расходная характеристика μв = φ(α) поворотной двухплечей перфорированной заслонки, представленная на рис. 2, описывается уравнением
, 
, (3)
а расчетная расходная характеристика данного регулятора выражается зависимостью
, 
. (4)
Из полученных зависимостей (3) и (4) следует, что расчетные значения перфорированной заслонки при перекрытии воздухоподводящего канала установки (μЗ = 0,36) находятся в области поля допуска различия экспериментальных данных. Отклонение теоретических данных от экспериментальных составляет 1,02…8,33 %. Только при α = 80 ° данные отклонения возрастают до 15,38 %. Однако расчетное значение μв при α = 80 ° отличается от нижней границы области поля допуска различия экспериментальных данных совершенно незначительно, которое составляет 0,025.
Рис. 2. Зависимости относительного расхода μв воздуха перфорированной заслонки от угла α поворота ее в воздухоподводящем канале при коэффициенте живого сечения μЗ = 0,36: – – – – – экспериментальные данные; –––––– – теоретические данные; 
– область поля допуска различия экспериментальных данных
Следует отметить, что теоретические значения μв меньше опытных. Такой характер зависимости μв = φ(α) обусловлен тем, что через жалюзи заслонки при ее установке на угол α = 80 ° в канале вследствие появления в них инжекционного эффекта истекает большее количество воздуха. Данное явление из-за отсутствия в научной литературе необходимой информации не было учтено при получении теоретической зависимости μв = φ(α).
Рис. 3. Зависимости относительного расхода μв воздуха перфорированной заслонки от коэффициента 
перекрытия ее отверстий: – – – – – экспериментальные данные; –––––– – теоретические данные; 
– область поля допуска различия экспериментальных данных
При дальнейшем перекрытии канала перфорированной заслонкой с уменьшением ее начального коэффициента μЗ живого сечения с 0,36 до 0 (или изменением коэффициента 
перекрытия ее отверстий с 0 до 0,36) ее расходная характеристика описывается уравнением (рис. 3)
, 
, (5)
а расчетные значения этого регулятора в данном случае выражаются следующей зависимостью
,
, (6)
Следует отметить, что при 
= 0 различие опытных и расчетных данных составляет 15,38 %, при этом расчетное значение μв от нижней границы области допуска экспериментальных данных отличается только на 0,025. В остальной области изменения 
расчетные значения зависимости μв = ψ(
) находятся в области допуска различия экспериментальных данных.
Выводы
Таким образом, результаты теоретических исследований по расчету расходных характеристик поворотных двухплечих глухой μв = f(α) и перфорированной μв = φ(α) и μв = ψ(
) заслонок согласуются с полученными экспериментальными данными отмеченных регуляторов расхода воздуха. Разработанный метод расчета расходных характеристик регуляторов расхода воздуха может применяться при создании новых технологических схем пневматических сепараторов зерна.
Библиографическая ссылка
Саитов В.Е., Суворов А.Н. СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ПО РЕГУЛИРОВАНИЮ СКОРОСТИ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА В ПНЕВМОСЕПАРИРУЮЩЕМ КАНАЛЕ ДРОССЕЛЬНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 3-3. – С. 415-418;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=8746 (дата обращения: 16.04.2024).