The minimum cut height at which a stable grain (wheat) outflow starts is calculated. The energy balance of the system is analyzed. The specific work done by the viscous and skin-friction forces under the grain outflow from the hopper is eventually defined. The dependence of this work on both the transported layer height and the outlet opening height is specified. The grain outflow velocity at various bottom tilt angles and the outlet height are determined experimentally. Besides, the specific work done by the friction forces under grain moving along the end sidewalls and the hopper bottom is calculated. The energy needed to destroy roofs at various bottom tilt angles is found. The obtained results could be used in bulk side-feeding mechanisms.
grain, track hopper, friction work.
Введение. В воздушных и решётчатых сепараторах, дозирующих устройствах, мельницах и т. д. используются бункеры с боковым отверстием. Они легче в управлении, чем бункеры с горизонтальным щелевым выпускным отверстием, так как нагрузка на регулируемую заслонку значительно меньше. В большинстве технологических линий сыпучий материал истекает из бункеров без дополнительных давлений на верхние слои, только под действием собственного веса. Такое истечение принято называть гравитационным. Истечение сыпучих материалов из осесимметричных бункеров изучали Г. Янсен, Г. А. Гениев, Р. Л. Зенков, К. В. Алфёров, Л. В. Гячев, В. С. Кунаков и др. [1, 2]. Исследований истечения из бункеров с боковым отверстием мало. В качестве примера можно привести работы В. С. Фуфачёва, В. В. Денисова [3—4]. Это можно объяснить сложностью математического описания движения зернового потока в подобных бункерах и меньшим практическим использованием по сравнению с осесимметричными. Движение зернового материала в бункере сопровождается трением частиц зерна друг о друга и о стенки. При этом силы внутреннего и внешнего трения совершают определённую работу и тормозят процесс истечения [2]. Величина работы зависит от диаметра и формы частиц, влажности, размеров выпускного отверстия, угла наклона днища и т. д. Цель данного исследования — определить:
— высоту щели, при которой начинается устойчивое истечение зернового материала;
— высоту щели, при которой вероятность образования сводов стремится к нулю;
— работу, совершаемую силами внутреннего и внешнего трения в зависимости от геометрических параметров бункера, природы и состояния зернового материала.
Основная часть. В работе принята комбинированная модель зернового материала, обладающая следующими основными свойствами.
— На первом этапе рассматривается дискретная модель. Зёрна выбраны в виде шаров одинакового диаметра. Трение зёрен между собой и о стенки бункера определяются по закону Амонтона — Кулона.
1. Zenkov, R. L, Grinevich, G. P., Isayev, V. S. Bunkernyye ustroystva. [Hopper gears.] Moscow : Mashinostroyeniye, 1977, 223 p. (in Russian).
2. Gyachev, L. V. Osnovy teorii bunkerov. [Hopper theory basics.] Novosibirsk : Izdatelstvo Novosibirskogo universiteta, 1992, 311 p. (in Russian).
3. Fufachev, V. S. Povysheniye effektivnosti funktsionirovaniya kombikormovogo agregata putem sovershenstvovaniya tekhnologicheskogo protsessa i rabochikh organov dozatora : dis. ... k-ta tekhnich. nauk. [Feed-milling plant efficiency increase through production process and feeder members improvement: Cand. tech. sci. diss.] Kirov, 2009,188 p. (in Russian).
4. Denisov, V. V. Sovershenstvovaniye skladirovaniya i vypuska iz bunkerov svodoobrazuyu-shchikh komponentov kombikorma : dis. ... k-ta tekhnich. nauk. [Improvement of stocking and feed ingredients bin output: Cand. tech. sci. diss.] Saratov, 2009,153 p. (in Russian).
