старший научный сотрудник лаборатории механической обвалки
канд. техн. наук, зав. лабораторией механической обвалки
The article presents an analysis and formalization of existing methods for calculating the performance of different equipment for mechanical processing of raw materials with screw working body (grinders, mixers, pumps). It is noted that these methods do not consider the presence of counterpressure at the exit, where the reverse flow of the processed raw material is observed. Thus, the calculation of performance (e.g. grinders and pumps) is carried out more simply through the use of single empirical coefficient linking the design parameters, structural and mechanical properties of raw materials and the value of counterpressure with performance. It is shown that the existing calculation methods are developed for a homogeneous medium using Newtonian isothermal models and that their adjustment to experimental data was carried out byintroducing the relevant empirical coefficients. These recommendations are widely used, but they do not allow the calculation of performance based on the counterpressure.The study was conducted mathematically by the method based on the technique of «deployment of the screw channel» in the form of a rectangle covered by plate (wall of the working cylinder) and moving at a constant speed. The main attention is drawn to the assumption that the screw channel has the form of a rectangle, one side of which is equal to the depth of thread and the second side is equal to the pitch of thread.The equation linking volumetric performance with the geometric parameters of the screw, the formula for determining the volumetricperformance of the reverse flow and the equation linking theactual performance of the screw with its geometrical parameters,rotation speed, counterpressure and the rheological characteristicsof raw materials are developed. The value of performance lossfor the screw press is calculated considering reverse flow of meatthrough the gap. For the first time, a method for calculating theperformance of mechanical deboning screw presses is developed allowingto consider the effect of the gaps between the tip of the screwand the chamber, as well as the effect of «sleeve-screw» gaps on thevalue of the performance loss.
В статье представлен анализ и формализация существующих методов расчета производительности различных видов оборудования, для механической обработки сырья со шнековым рабочим органом (волчки, мешалки, насосы). Отмечается, что данные методы не учитывают наличия противодавления на выходе, где наблюдается обратный поток обрабатываемого сырья, поэтому расчет производительности, например, волчков и насосов производят упрощенно за счет использования одного эмпирического коэффициента, связывающего конструктивные параметры, структурно-механические характеристики сырья и величину противодавления с производительностью. Показано, что существующие методики расчетов производительности разрабатывались для гомогенной среды, с использованием ньютоновской изотермической модели и их согласование с экспериментальными данными производилось путем введения соответствующих эмпирических коэффициентов. Эти рекомендации широко используются, однако они не позволяют производить расчет производительности с учетом противодавления. Исследование проведено математическим путем на базе методики, в которой за основу принят прием «развертывания винтового канала» в виде прямоугольника, накрытого пластиной (стенкой камеры рабочего цилиндра) и движущегося с постоянной скоростью. Главное внимание обращается на принятое условие, что канал шнека выполнен в виде прямоугольника, одна из сторон которого равна глубине нарезки, а вторая сторона равна шагу нарезки. Разработано уравнение, связывающее объемную производительность с геометрическими параметрами шнека, формула определения объемной производительности обратного движения массы и уравнение, связывающее фактическую производительность шнека с его геометрическими параметрами, частотой вращения, противодавлением и реологическими характеристиками подаваемого сырья. Рассчитана величина потери производительности шнекового пресса при обратном потоке мяса через щель. Впервые разработан метод расчета производительности шнековых прессов механической обвалки, позволяющий учитывать влияние зазоров между гребнем шнека и корпусом, а также зазоров «гильза-шнек» на величину потерь производительности оборудования.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.