Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Совершенствование конструкции очистки решет зерноочистительных машин

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ПЕРСПЕКТИВЫ И ВОЗМОЖНОСТЬ ОЧИСТКИ РЕШЁТ ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНЫХ МАШИН. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 5

Очистители выполненные в виде упругих листов или колец 6
Щёточные очистители 8
Очистители из эластичного материала 20
Задачи исследования 29

ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 30

Программа исследований 30
Описание конструкции и работы экспериментальной установки 30
Методика проведения исследований 32
Обработка результатов исследований 33

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 35

3.1 Влияние размера отверстий решёт на качество очистки решёт 37

3.2 Влияние частоты вращения вала привода на качество очистки решёт 39

3.3 Влияние производительности решётного стана на качество очистки решёт 41

3.4 Влияние размеров разделительной клетки на качество очистки решёт 42

3.5 Влияние количества шариков в ячейке на качество очистки решёт 44

3.6 Экономическая целесообразность реализации предложенного решения 45

ВЫВОДЫ 47

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 48

ПРИЛОЖЕНИЕ 53

ВВЕДЕНИЕ

Поступивший с полей зерновой материал неоднороден по ряду таких признаков, как крупность зерна основной культуры, засоренность разного рода примесями и влажность. Это приводит к тому, что выделение зерновой и сорной примесей, ухудшающих качество зерна, невозможно без потери части зерна основной культуры. Чтобы улучшить процесс очистки и свести потери к минимуму, необходим точный подбор рабочих органов зерноочистительных машин, и их режимов работы.

У нас в стране и за рубежом одним из основных средств очистки семенного материала остаются зерноочистительные машины, в конструкциях которых в качестве рабочих органов используют плоские пробивные решёта, установленные в решётных станах, совершающих гармонические колебания в горизонтальной плоскости.

Производительность решет зависит от технологического процесса машины, от порядка прохождения зерна по рабочим органам очисток.

Сортирование сыпучих смесей на решетах производится по ширине и по толщине частиц. При этом для сортирования по ширине применяются решета с круглыми отверстиями, а для сепарирования по толщине - решета с продолговатыми отверстиями.

Важнейшее направление в решении задачи повышения производительности зерноочистительных агрегатов - интенсификация процесса сепарации.

Интенсивность процесса сепарации зерновых смесей оценивается удельной производительностью, т.е. производительностью единицы площади поверхности сепарирующего органа при заданном качестве работы.

Давно известным и наиболее широко распространенным в практике технологическим процессом разделения зерновых смесей по ширине и по толщине частиц является процесс сепарации на плоских качающихся решетах.

Опыт практического применения зерноочистительных машин показал, что у нас в стране и за рубежом основным средством очистки семенного материала в ближайшей перспективе остаются зерноочистительные машины, в конструкциях которых в качестве рабочих органов используются плоские пробивные решёта, установленные в тихоходных решетных станах, совершающих гармонические колебания в горизонтальной плоскости.

Для поддержания заданного качества сепарации зерновых смесей необходимо производить очистку сепарирующего органа. Без очистки в отверстиях решёт застревают частицы продукта, что постепенно приводит к уменьшению количества прохода.

Существуют различные способы и механизмы очистки плоских решёт, среди которых наиболее распространёнными являются механизмы с использованием щёточного очистителя. В последнее время всё большее применение находят очистители, выполненные из эластичного материала. Чаще всего данные очистители конструктивно выполнены в виде шариков. Шариковые очистители имеют ряд существенных преимуществ перед другими очистителями. Однако шариковая очистка является мало изученной. Исходя из этого, целью данного исследования является обоснование конструкции и режимов работы шариковой очистки решёт.

ПЕРСПЕКТИВЫ И ВОЗМОЖНОСТЬ ОЧИСТКИ РЕШЁТ ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНЫХ МАШИН (СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА). ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Эффективная работа всех типов решет невозможна без очистителей, так как интенсивность забиваемости увеличивается с ростом удельной загрузки, допускаемой соответствующим типом решета.[18]

В качестве характеристики забиваемости решет в зерноочистительных машинах принята степень забиваемости, а работоспособность решета оценивается так называемым коэффициентом эффективности живого сечения. С помощью коэффициента эффективности живого сечения определяют технологическую эффективность очистителя решёт для данной зерновой смеси.[31]

Но следует отметить, что значение указанного коэффициента само по себе не является прямой мерой качества работы очистителя, ведь оно дополнительно зависит от особенностей зерновой смеси, формы и размеров отверстий решета и ряда других факторов. Поэтому даже при идеальных параметрах работы очистителя коэффициент эффективности живого сечения не достигает единицы. Но оценка характеризует именно качество работы очистителя и показывает степень его приближения к идеальному.

При сепарации зерновых материалов решета забиваются частицами вороха, поэтому решётные станы зерноочистительных машин снабжены механизмами очистки.

Можно выделить три основные группы механизмов очистки плоских решёт:

с использованием очистителей, выполненных в виде упругих листов и колец и т. д.;
с использованием щёточного очистителя;
с использованием очистителя из эластичного материала.

Рассмотрим все эти группы по подробнее.

Очистители выполненные в виде упругих листов или колец

Рис. 1. Устройство для очистки решёт: 1 - решётный стан; 2 - решето; 3,5 - упругий лист; 4 - тяга; 6,7 - валы; 8,9 - рычаги; 10 - штанга; 11 - кривошип; 12 - шатун.

На рисунке 1 изображено устройство для очистки решёт [1]. В качестве очистиля используется упругий лист 5, концы которого по ширине листа закреплены в двух валах 6 и 7, установленных по обе стороны решета 2 параллельно плоскости его просеивающей поверхности. Привод очистителя выполнен в виде закрепленных одними концами на валах 6 и 7 параллельных между собой рычагов 8 и 9, другие концы которых шарнирно связаны между собой штангой 10, и кривошипа 11, шарнирно связанного с одним из рычагов посредством шатуна 12. Вращение шатуна вызывает угловое колебательное вращение валов 6 и 7, вызывающее постоянное изменение положения деформированного листа 5, в котором" образуется волна поперечной деформации. Вершина этой волны, поджимаясь к решету 2, выдавливает из него застрявшие частицы.

На рисунке 2 изображена принципиальная схема механизма очистки решётных полотен зерноочистительных машин с колебательным движением решётного стана.[2]

Колебания решетного стана 2 при работе машины передаются через шатун 1 на рычаг 3, который вращает храповое колесо 5 и ведущую звездочку 7. Звездочка 7 приводит в движение посредством цепи 9, пальца 10 и тяги 11 рабочие органы 12 механизма очистки, которые, как и решетный стан, начинают совершать возвратно-поступательное движение на роликах 13 по направляющим 14. При движении механизма очистки рабочие органы свободно обкатываются снизу по поверхности решета и прочищают отверстия в решете, выдавливая застрявшие в них частицы. Таким образом, данный механизм позволяет использовать для перемещения очистительного приспособления колебания решетного стана.

На рисунке 3 изображён очиститель плоских решёт.[3] Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для очистки отверстий решёт зерноочистительных машин, и может быть применено в химической, горнорудной и др. отраслях народного хозяйства, использующих решётные машины для разделения сыпучих материалов.

Очиститель плоских решёт установлен на решетном стане 1 и содержит привод 2, рамку 3, опирающуюся на направляющие 4 стана 1, рабочие органы в виде упругих колец 5, посаженных свободно на осях 6, и опорные планки 7, установленные неподвижно в решётном стане 1 параллельно осям 6. Оси 6 жёстко закреплены на подвижной рамке 3. Опорные планки 7 установлены волнообразно, на минимальном расстоянии от рамки 3 под осями 6 с кольцами 5, причём указанное расстояние тем меньше, чем меньше скорость перемещения оси 6 над соответствующей планкой 7. Расстояние между опорной планкой 7 и решетом не менее диаметра упругих колец 5. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки решёт.

Недостатками этой группы очистителей является перекрытие части отверстий решет рабочими органами, а также низкая надежность.

Щёточные очистители

Среди механизмов очистки плоских решёт зерноочистительных машин наибольшее распространение получили механизмы с использованием щёточного очистителя. Рассмотрим некоторые из них.

На рисунке 4 изображён механизм очистки решётных полотен зерноочистительных машин.[4]

При работе машины привод 1 осуществляет возвратно-поступательное движение решётных станов и щёточных кареток. Зерновая смесь перемещается по решету, мелкие частицы проваливаются в отверстия решёт. Щётки своим ворсом очищают решётные полотна от застрявших в них зёрен.

На рисунке 5 изображен очиститель сит.[5]

Рис. 5. Очиститель сит: 1 - тележка; 2 - направляющие; 3 - сито; 4 - очистительная щётка; 5 - ворс щётки; 6 - дополнительная рамка; 7 - биметаллическая пластина; 8 - серьга; 9 -электрический разъём; 10 - электрический привод; 11 - вторая часть электрического разъёма; 12 - источник электрического тока.

В исходном положении обе части 9 и 11 электрического разъема соединены. При этом электрический ток от источника 12 по проводам 10 подается на биметаллический толкатель 7, который при этом нагревается. Изгибаясь, биметаллическая пластина 7 перемещает шарнирно соединенную с ним рамку 6. Перемещение рамки 6 приводит к наклону ворса 5 щетки 4 в эту же сторону к разъёму. Так как ворс 5 щетки 4 прижат к ситу 3, то при колебаниях последнего, тележка 1 перемещается по направляющей 2 в сторону, противолежащую наклону ворса, так как трение ворса 5 о сито 3 в этом направлении меньше, очищая сито 3. При движении тележки 1 части 9 и 11 электрического разъема разделяются, прекращается нагрев биметаллической пластины 7. По мере остывания биметаллической пластины 7 ворс выпрямляется, перемещая рамку 6 в противоположную сторону, при этом в противоположную сторону изменяется и наклон ворса 5 щетки 4. После этого тележка 1 под воздействием, сита 3 начинает двигаться в обратную сторону, возвращаясь в исходное положение. Далее цикл повторяется.

Рис. 6. Очиститель плоских решёт: 1 - решётный стан; 2 - решето; 3 - рамка; 4 - щётки; 5 - направляющие; 6 -опорная поверхность; 7 - ролик; 8 - канавки; 9 - привод.

На рисунке 6 изображена конструктивная схема очистителя плоских решёт.[6]

Привод 9 осуществляет возвратно-поступательное движение рамки 3 со щётками 4. Прижатые к решету 2 щётки 4, перемещаясь вместе с рамкой, надавливают на застрявшие частицы пучками щетины и выталкивают их из отверстий на поверхность решета 2. При движении рамки 3 ролик 7 перекатывается по опорной поверхности 6 направляющих 5 и на концах поверхности 6 западает в канавки 3, выполненные в направляющих 5. При этом рамка 3 опускается и контакт щёток 4 с решетом 2 прекращается. В этот момент отверстия решета 2 над щетками 4 открываются и процесс просеивания обрабатываемого материала сквозь решето 2 происходит интенсивнее. Кроме того, снимается нагрузка со щетины щёток 4 и деформация её уменьшается, что повышает срок службы щёток. Вход и выход рамки 3 канавок 8 происходит тогда, когда скорость рамки 3 близка к нулю, что не вызывает дополнительных динамических нагрузок в решётном стане 1.

Рис. 7. Механизм очистки решёт зерноочистительных машин с колебательным движением решётного стана. 1 - решётный стан; 2 - решето; 3 - платформа; 4 - направляющие; 5 -подпружиненный рычаг; 6 - щётка; 7 - шарнир; 8 - тросик; 9 - блочки; 10,11 -концы тросика; 12 - механизм натяжения; 13 - цепная передача; 14 – звено цепной передачи; 15 - тяга.

На рисунке 7 изображена принципиальна схема механизма очистки решёт зерноочистительных машин с колебательным движением решётного стана.[7]

Движение цепной передачи 13 через тягу 15 передается платформе 3 со щётками, которая совершает возвратно-поступательное движение по направляющим 4. В то же время колебание решётного стана 1 вызывает периодические изменения расстояния между точками крепления концов 10 и 11 тросика 8, один из которых 11 неподвижен и закреплен механизмом 12 натяжения на раме зерноочистительной машины, а другой 10 – на подвижном решетном стане 1. При этом тросик 8 попеременно растягивается и ослабляется. Ослабление тросика 8 компенсируется поворотом подпружиненного рычага 5 вверх и внедрением щётки 6 в отверстия решета 2. Натяжение тросика 9 приводит к повороту рычага 8 вниз и прекращению контакта щётки 6 с решетом 2. При очередном внедрении щётки 6 в отверстия решета 2 платформа 3 перемещается в новое положение и контакт щетки 6 с решетом 2 происходит уже в другой области решета 2. Таким образом, щётка 6 имеет контакт со всеми точками решета 2. Недеформированные пучки щетины щёток 6 в момент внедрения в отверстия решета 2 расположены вертикально, поэтому протыкают их насквозь, воздействуя на все виды застрявших частиц, в том числе мелкозернистые. Следовательно, решето 2 очищается механизмом при работе с любыми зерновыми смесями, в том числе и мелкозернистыми, что повышает качество очистки решет.

При неработающей машине щётки 6 не контактируют с решетом 2. Причем расстояние между щёткой и решетом, а также глубина проникновения щетины в отверстия решета изменяется механизмом 12 натяжения.

На рисунке 8 изображен очиститель сит [8]. Электродвигатель 20 через редуктор 1 приводит во вращение шкив 3 тросом 4. Трос 4 перемещает колодку 5 по направляющим к редуктору 1. При этом подпружиненный пружиной 10 корпус щётки 7 ворсом 8 очищает сито 15 и, прижимаясь к колодке 5 очистителями 11, очищает направляющую 12. При нажатии колодки 5 на конечный выключатель 17 отключается электродвигатель 20. Поскольку ворс 8 щётки 7 наклонён и подпружинен, щётка 7 передвигается за счёт сцепления ворса 8 с ситом 15 в сторону, обратную наклону ворса 8, при этом трос 4 вытягивается со шкива 3, выполненного с возможностью вращения на валу 2 в эту сторону. Колодка 5 со щеткой 7, дойдя до конечного выключателя 17, включает электродвигатель 20, и цикл повторяется. При движении к приводу очистители 11 очищают направляющие 12.

Рис. 9. Способ очистки решёт и устройство для его осуществления: 1 - подвижная рамка; 2 - решётный стан; 3 - привод подвижной рамки; 4 -ведущее звено привода; 5 - щётки; 6 - решето; 7 - шарнир; 8 - звено привода.

На рисунке 9 изображено устройство для осуществления очистки решёт.[9]

Перед пуском машины устанавливают необходимую величину расстояния между крайними положениями шарнира 7 ведущего звена 4 привода 3. Для этого выставляют требуемую длину кривошипа 8. При работе машины привод 3 осуществляет возвратно-поступательное перемещение рамки 1 с рабочими органами 5, прижатыми к решету 6. Рабочие органы 5 в области контакта с решетом 6 взаимодействуют с застрявшими частицами и выдавливают их на поверхность решета 6. Так, как расстояние между крайними положениями шарнира 7 ведущего звена 4 не менее суммарной длины области контакта и участка перфорированной части решета, приходящейся на один рабочий орган, то перемещение выполняется с выводом крайних рабочих органов 5 за пределы перфорированной части решета 6. Следовательно, в моменты остановок и изменения направления движения крайние рабочие органы 5 уже не закрывают отверстия решета 6. Кроме того, регулированием расстояния между крайними положениями шарнира 7 устанавливается оптимальный режим очистки отверстий для каждой из обрабатываемых смесей.

Рис. 10. Щёточный очиститель плоских решёт: 1 - решётный стан; 2 - решето; 3 - привод; 4 - рамка рабочих органов; 5 -направляющие; 6,8 - противоположные звенья параллелограммного механизма; 7,9 - прямолинейные звенья параллелограммного механизма; 10 - опорные дорожки; 11 - щётки; 12 - вершина циклоиды.

Конструктивная схема щёточного очистителя плоских решёт изображена на рисунке 10.[10]

Привод 3 сообщает рамке 4 возвратно-поступательное движение. Колеса 6, 8 перекатываются по опорным дорожкам 10, увлекая в движение звенья 7 параллелограммных механизмов. Как известно, при качении окружности по прямой ее точки описывают циклоиду. Такое же движение получают и звенья 7 вместе со щётками 11. Контакт щёток с решетом 1 происходит в момент, когда щётки находятся в вершине циклоиды 12. В этот момент движение щёток 11 направлено по нормали к решету 1. Отверстия решета 2 продеваются пучками волос щёток 11 и освобождаются от застрявших частиц.

Затем щётки 11 опускаются, контакт их с решетом 2 прекращается и они переносятся вдоль решета на расстояние, равное длине одной арки циклоиды и т.д.

Рис. 11. Механизм очистки плоских решёт в зерноочистительных машинах:

1 - направляющая; 2 - решето; 3 - ползуны; 4 - каретка; 5 – храповые поверхности; 6 - плоские пружины; 7 - щётки; 8,9 - собачки; 10 - тяга; 11-

пружина; 12 - упоры.

На рисунке 11 изображена конструктивная схема механизм очистки плоских решёт в зерноочистительных машинах.[11]

Механизм очистки плоских решёт в зерноочистительных машинах содержит направляющую 1, жёстко закрепленную в центре решётного стана под решетом 2, на которую через ползуны 3 или ролики опирается каретка 4 с храповыми поверхностями 5. На каретке закреплены плоские пружины 6, несущие щётки 7 для очистки решёт. С храповыми поверхностями 5 каретки 4 входят в зацепление две собачки 8 и 9, первая из которых связана с решётным станом, приводимым в возвратно-поступательное движение. Вторая собачка 9 связана тягой 10 с неподвижной рамой машины. Собачки 8 и 9 прижаты к храповой поверхности общей пружиной 11 растяжения, шарнирно связанной с собачками своими концами, причём оси этих шарниров, расположенные на оси симметрии собачек, разнесены далее осей поворота собачек. Собачки выполнены двустороннего действия для осуществления прямого и обратного ходов щеток 7. В конечных точках движения каретки со щетками 7 для одновременного переключения собачек расположены упоры 12.

При движении каретки 4 направо пружина своей средней частью касается упора 12, прогибается до перехода через мертвые положения шарниров собачек 8 и 9 и последние одновременно переключаются на обратное движение. Таким же образом происходит переключение в левом крайнем положении. Регулировка хода осуществляется перемещением упора 12.

При колебаниях решётного стана первая собачка 8 увлекает каретку 4 вместе со станом на величину размаха колебаний. Обратному движению каретки препятствует вторая собачка 9, связанная с рамой машины. Таким образом, каретка движется в одном направлении, причём за каждое колебание стана она продвигается на один зуб храповой поверхности.

На рисунке 12 изображено устройство, в котором при возвратно-поступательном движении решета движение щёток выполняют с периодическим отрывом от поверхности решета.[12]

При включении двигателя кривошипу 2 механизма привода 3 сообщается движение. Механизм привода 3 приводит решётный стан 4 и рычаг 5 в колебательное движение. В момент подъёма решета 17 из нейтрального положения, когда контакт щёток с решетом отсутствует, происходит рабочий ход храпового колеса 7. Это обеспечивается тем, что начало рабочего хода колеса 7 и момент нейтрального положения решётного стана 4 при его подъёме совпадают. Храповое колесо 7 поворачивает вал 8 вместе с ведущей звёздочкой 9 цепи 11. Получив движение, цепь 11 через тягу 13 продвигает каретку 15 по направляющей 16 вдоль решета 17. Перемещение каретки 15 до остановки происходит в течение полупериода колебаний решета 17, когда кривошип 2 привода 3 повернется на пол-оборота. За это время решето 17 поднимается в верхнюю мёртвую точку и снова опустится в нейтральное положение. Слой обрабатываемого материала на решете при этом подбрасывается. Последующие пол-оборота кривошипа 2 соответствуют холостому ходу рычага 5 храпового колеса 7 при неподвижной каретке 15 со щётками 14. Решето 17 продолжает опускаться. В близи нижней мертвой точки оно натыкается на пучки волос щёток 14, которые упираются в застрявшие частицы и выдавливают их из отверстий решета 17. Далее решето 17 вместе с решётным станом 4 снова поднимается, контакт щёток 14 с решетом 17 прекращается, а с обрабатываемым материалом, который находится в полёте над решетом, восстанавливается, решето 17 готово к просеиванию. Последующие циклы работы устройства происходят аналогично. В процессе работы каретка совершает возвратное движение. Величина перемещения между крайними точками зависит от межцентрового расстояния цепи 11 и устанавливается из расчета обеспечения требуемого перекрытия областей влияния соседних щёток.

Рассмотренные механизмы обладают рядом существенных достоинств: эффективная очистка решёт за счёт оптимального усилия поджатая щёток к решётным полотнам; надёжность работы и относительное удобство обслуживания очистителя; за счёт периодического контакта с решетом повышается эффективность просеивания, увеличивается пропускная способность решета, уменьшается износ щёток.

Исследования, проведённые А.И. Завгородним, позволили выявить недостатки щёточных очистителей.[25]

Эксперименты проводили на универсальной зерноочистительной машине СВУ-5, оснащенной очистителем решет со щетками и кривошипно-шатунным приводом. При исследованиях использовали основной режим работы машины: частота и размах колебаний решета составляли соответственно 400 кол/мин, 15 мм, а те же величины для очистителя - 29 кол/ мин, 256 мм.