Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1. Сепарирование в процессах переработки зерновых продуктов 10
1.2. Центробежные зерновые сепараторы 12
1.3. Виброцентробежные зерновые сепараторы 15
1.4. Метода динамического исследования машин с двумя и более степенями свободы 39
1.5. Основные выводы и задачи исследований42
2 Теоретические предпосылки к исследованию динамики зернового еиброцентробежюго сепаратора с дифференциальным приводом 46
2.1, Обоснование динамической схемы сепаратора 48
2.2, Динамика установившегося движения 50
2.3, О чувствительности кинематического режима виброцентробежного сепаратора к изменению нагрузки 56
2.4, Момент на приводе водила
3 Экспеименталбное исследование 63
3.1, Задачи и общая методика экспериментального исследования 63
3.2, Экспериментальное исследование эффективности сепарирования зерновой смеси 68
3.3, Экспериментальное исследование динамики сепаратора 85
3.3.1. Описание экспериментальной установки и приборов измерительной системы 85
3.3.2. Определение параметров установки 98
3.3.3. Методика экспериментальных исследований и обработки результатов . 101
3.3.4. Определение частоты собственных колебаний системы
3.3.5. Сопоставление результатов экспериментальных исследований с теоретическими предпосылками 124
3.3.6. Основные выводы 137
4. Практическое применение результатов исследования
4.1. Методика расчета приводного механизма виброцентробежного сепаратора с дифференциальным приводом 139
4.2. Экспериментальный виброцентробежный сепаратор 144
4.3. Расчет экономической эффективности от использования виброцентробежного сепаратора в производстве 149
Общие выводы 155
Литература .159
Приложения 174
- Центробежные зерновые сепараторы
- Динамика установившегося движения
- Экспериментальное исследование эффективности сепарирования зерновой смеси
- Экспериментальный виброцентробежный сепаратор
Введение к работе
В решениях ХХУІ съезда КПСС /I/ указано на необходимость предусмотреть в одиннадцатой пятилетке (I98I-I985 гг.) среднегодовой сбор зерна 238-243 млн.тонн, а к двенадцатой пятилетке довести производство зерна до 250-255 млн.тонн. Причем увеличение производства зерна будет обеспечено прежде всего за счет повышения урожайности зерновых культур.
В Продовольственной программе, принятой в решениях майского Пленума Центрального Комитета КПСС /2/, отмечается, что наращивание производства зерна - ключевая проблема в сельском хозяйстве.
Выполнение Продовольственной программы потребует значительного увеличения производительности сельскохозяйственных уборочных машин и транспортных средств, что способствует поступлению свежеубранного зерна с полей в более сжатые сроки.
Одной из важнейших и ответственных задач организаций и предприятий системы министерства заготовок является обеспечение полной сохранности убранного зерна. Для успешного решения этой задачи зерноперерабатывающие предприятия должны иметь хорошо оснащенную техническую базу, способную обеспечить очистку поступающего зерна без потерь и в течение короткого срока.
Процесс сепарирования на предприятиях хранения и переработки зерна предусматривает доведение его до установленных стандартами кондиций. В настоящее время этот процесс осуществляется на поточно-механизированных линиях, которые обеспечивают последовательное и непрерывное выполнение всех операций, связанных с приемом, обработкой и размещением зерна.При таком способе обработки
зерна значительно снижаются затраты труда, сокращаются сроки очистки и предотвращаются потери.
Сепарирование имеет большое значение не только при перера-
i ботке зерна, но и является одним из способов повышения урожайности зерновых культур путем отбора наиболее полноценных (физиологически созревших) семян дая посева.
Очистка зерна является наиболее трудоемкой операцией, поскольку затраты на послеуборочную обработку и хранение зерна составляют от 40 до 60$ общих затрат на его производство/4,с.4/.
Основными мероприятиями в,снижении трудоемкости этого процесса являются комплексная механизация и автоматизация с применением более рациональных технологических схем сепарирования. Однако низкая удельная производительность существующих сепарирующих машин, преимущественно использующих гравитационные поля, затрудняет внедрение в производство указанных мероприятий, Возрастающие потребности производства требуют изыскания новых наиболее эффективных способов сепарирования и создания высокопроизводительных машин, которые позволили бы значительно интенсифицировать технологические процессы.
Совершенствование существующих и создание новых высокоэффективных сепарирующих машин невозможно без развития теории и методов их расчета, а также поиска более прогрессивных конструкций машин .
В решении вопросов теории, расчета, проектирования и эксплуатации зерновых сепарирующих машин и других важнейших задач в области сепарирования большой вклад внесен советскими учеными. Среди них особого внимания заслуживают работы А.Р.Демидова /69/, В.В.Гортинского /58,59,60/, А.Я.Соколова /120/, В.М.Цециновского /139/, А.Ф.Ульянова /134,135/ и других.
Решению задач сепарирования во вращающемся и колеблющемся вдоль оси барабане посвящены работы Е.С.Гончарова /55,56/, А.И. Бочкарева /36,37,38/, А.В.Барилла /19,20/, Б.Н.Мельникова /103/, А.А.Несикова /105/, Я.И.Лейкина /91,92/ и других. На основании проведенных научных исследований ими были предложены конструкции виброцентробежных сепараторов с осевыми колебаниями. Некоторые из этих сепараторов нашли применение при выполнении различных . операций сепарирования семенного и продовольственного зерна. Сообщение осевых колебаний барабану позволило значительно повысить производительность и эффективность процесса разделения по сравнению с разделением при применении плоских решет,совершающих прямолинейные колебания.
В существующих зерновых виброцентробежных сепараторах с цилиндрическшли, коническими, параболоидными решетами наиболее часто применяются продольные (для всех форм решет), поперечные (для цилиндрической формы) колебания. В таких сепараторах увеличение переносных сил инерции за счет повышения ускорения требует упрочнения всех элементов и уравновешивания колеблющихся масс.
Одним из путей устранения этих недостатков является осуществление процесса сепарирования в поле центробежных сил с сообщением решетному барабану вращательных колебаний.
Анализ возможных способов сообщения вращающемуся решетному барабану направленных колебаний показывает, что наиболее целесообразно сообщать ему вращательные колебания вокрут его оси, так как в этом случае значительно упрощается конструкция подшипниковых узлов и облегчаются условия их работы, снижаются инерционные нагрузки на фундамент станины' и всего сепаратора, упрощаются также конструкции очистителей, питающих и других устройств.
Таким образом, сообщение гармонических вращательных коле-
баний вращающемуся вертикальному рабочему органу позволяет устранить некоторые недостатіш, возникающие при сообщении ему осевых колебаний. Однако существующие конструктивные схемы сепараторов с вращательными колебаниями несовершенны, динамика таких машин еще недостаточно развита, чтобы можно было рационально проектировать и вести необходимые расчеты.
Предыдущие разработки других авторов не привели к созданию простой и технологичной, удобной в обслуштании машины. К ним относится разработанный А.Н.Журавлевым /147/ привод, сообщающий цилиндрическому решетному барабану вращательное движение с переменной скоростью. Аналогичные приводы были предложены и другими авторами /150,153/. В связи с наличием существенных недостатков в конструкции они не отвечают современным требованиям, предъявляемым к сепарирующим машинам, и поэтому не могут быть применены в производстве.
Основными причинами возникающих трудностей на пути создания современного зернового виброцентробежного сепаратора с вращательными колебаниями рабочего органа являются:
отсутствие обоснованной конструктивной схемы сепаратора, позволяющей осуществить заданный закон колебаний с необходимой точностью и дающей возможность независимо управлять средней угловой скоростью и частотой вращательных колебаний;
отсутствие достаточно полных теоретических и экспериментальных исследований динамики и эффективности, а также методов динамического расчета.
Несмотря на актуальность выдвинутой задачи, еще ни один из предложенных виброцентробежных сепараторов с вращательными коле-баниями рабочего органа достаточно полно не исследован на предмет соответствия закона колебаний требованиям технологии сепари-
- 8 -рования зерновых материалов.
Решение этой задачи позволит значительно повысить эффективность сепарирования зерновых продуктов различных культур, что необходимо для рационального использования зерновых и энергетических ресурсов страны.
Для совершенствования конструктивной и технологической схемы зернового виброцентробежного сепаратора и подготовки его к внедрению в производство представляет большой интерес исследование его динамики и экспериментальное подтверждение полезности этой работы в целом,
В соответствии с вышеизложенными задачами и с целью упрощения конструкции, уменьшения металлоемкости, занимаемой производственной площади, повышения технологических и технико-экономических показателей сепарирования зерновых продуктов предложен, разработан и испытан новый тип виброцентробежного сепаратора с вращательными вибрациями рабочего органа. В этом сепараторе в качестве привода и вибровозбудителя применены двухступенчатый дифференциальный редуктор и шарнирный четырехзвенник с регулируемой длиной кривошипа.
Целью настоящей работы является повышение эффективности и производительности процесса сепарирования зерновых культур путем создания виброцентробежного сепаратора с применением научно обоснованного метода динамического расчета.
На защиту выносятся следующие основные положения, составляющие новизну диссертации:
- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена динамическая модель зернового виброцентробежного сепаратора с дифференциальншл приводом, как системы с сосредоточенными пара-
метрами;
экспериментально доказана эффективность зернового виброцентробежного сепаратора при сепарировании зерна пшеницы.: " ;..;
теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность создания зернового виброцентробежного сепаратора с вращательной вибрацией рабочего органа, позволяющего независимо управлять рредней угловой скоростью барабана и частотой его вращательных колебании;
теоретически установлена и экспериментально подтверждена возможность выбора основных динамических параглетров, обеспечивающих устойчивость движения машины и технологического эффекта при изменении нагрузки, определена область параглетров,удовлетворяющих этому требованию.
Работа состоит из четырех глав. Первая глава посвящена состоянию вопроса и задачам исследования; вторая - теоретическому исследованию динамики; третья - экспериментальному исследованию динамики и определению эффективности; четвертая - вопросам практического применения результатов исследования.
Основные результаты исследования обобщены в выводах.
В конце работы приведены перечень литературы и приложение.
Работа проведена в соответствии с координационным кланом научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ по Минзагу СССРЛпо теме I "Совершенствование технологических процессов переработки зерна в муку и крупу" по разделу Ш "Интенсификация процесса ситового сепарирования зерноцродуктов в поле центробежных сил" на 1984^1986 гг., выполнена на кафедре "Теория механизмов и машин" МТШШ.
Центробежные зерновые сепараторы
В поиске наиболее эффективных и производительных способов внимание многих исследователей привлекло центробежное сепарирование зерновых продуктов. Предполагается, что центробежное поле использовали в прак тике еще в древнем Китае (центробежные соковыжималки), а теоре тическое исследование инерционного поля было начато в ХУЛ веке Гюгенсом, предложившим термин/ центробежная сила" /121/ Практи ческое применение центробежных решетных сепараторов отечествен ного производства начинается с 1910 года после изучения учеными цилиндрических сортировок Пеянея английской фирмы (Релпеи and Рог te? Zincotn) и центрифуги Кайзера (ZeLpzig) . Исследование центрифуги Кайзера было произведено В.П.Горячкиным /65,66/. В Ленинградском сельскохозяйственном институте /ЛСХИ/ проведен ряд исследований /82,104/ быстровращакшщхся цилиндрических решетных барабанов. Авторам этих работ удалось увеличить производительность быстроходных цилиндрических решетных барабанов в 5-7 раз по сравнению с тихоходными конструкциями, Принципиально новой оказалась предложенная А.Ф.Ульяновым схема сепаратора, с двойным барабаном, один из которых имеет наклонно поставленные пластинки или лопасти. Вращение вертикальному перфорированному барабану сообщается от электродвигателя через последовательно расположенные шгоскоременную и две зубчатые передачи /109/. Н.П.Полуэктовым /109/ проведены исследования разделения семенных смесей на таком сепараторе, доказана возможность сепарации трудноотделимых семенных смесей в поле центробежных сил и при многоцикличном сжатии слоя зерновой смеси. Центробежный сепаратор автором рекомендован для сепарации мелкосеменных смесей овощных и технических культур в зонах семеноводства, а также при сепарации семян трав. Дальнейшие исследования А.Ф.Ульянова /134/ и его учеников: А.И.Бочкарева /36,37,38/, А.В.Барилла /19,20/, Г.Ф.Кулакова /88/ и других - по сепарированию семенных материалов были прове ведены в вибропентробежных сепараторах. Небольшая удельная производительность существующих плоских решетных сепараторов не соответствует возросшим требованиям промышленности. В результате работы многих исследователе! в последние годы возникли различные конструкции центробежных решетных сепараторов /4,5,6,7,8/, позволяющие создать инерционное поле с ускорением, в несколько раз превышающим ускорение поля сил тяжести. Центробежное поле при сепарировании характеризуется фактором разделения (числом Фруда) /122/ где fy - радиус решетного барабана; Qf - частота вращения решетного барабана. Н.Е.Авдеевым /4,5,9,10/ исследованы процессы сепарирования сыпучих материалов в пентробежных сепараторах и предложены их различные конструкции. Автором изложены элементы теории движения зернового материала в центробежных сепараторах и основные принципы оптимизации этого процесса.
По Н.Е.Авдееву /4,с.16/ центробежные сепараторы классифицируются по форме решетного барабана и ориентации оси вращения по отношению к направлению гравитационного поля. По форме рабочего органа наибольшее распространение получили такие типы центробежных сепараторов: конические, цилиндрические, дисковые и парабо-лоидные. Рабочие органы этих сепараторов вращаются вокруг вертикальной, горизонтальной, либо наклонной оси.
При помощи центробежных сепараторов зерновые продукты можно разделять по ширине /4/, длине /105/, форме и свойствам поверхности /50/ и по комплексу физико-механических свойств /135/.
К признакам классификации центробежных сепараторов можно добавить еще один- конструкпия привода сепаратора. В качестве привода центробежных сепараторов используются фрикционные, клиноременные вариаторы, зубчатые передачи и другие.
При больших частотах вращения решетного барабана увеличивается центробежная сила, следовательно, и сила трения на-" ружного слоя о поверхность решета и между слоями зерновой смеси, что в свою очередь приводит к прекращению движения частиц зерновой смеси относительно решета. Таким образом, для увели-чения частоты вращения барабана необходимо преодолеть возникающие силы трения. Для этой пели используются различные способы: продувают решетный барабан пульсирующей струей воздуха, сообщают ему вращательные /147/ и осевые /55/ колебания. При сепарировании некоторых зерновых культур применяют комбинации этих способов /36/. Указанные способы использованы в зерновых виброцентробежных и пневмовибропентробежных сепараторах.
В развитии теории и совершенствования конструкции машин, предназначенных для вибрационного сепарирования зерновых продуктов в поле центробежных сил, большая заслуга принадлежит отечественным ученым, и прежде всего А.Ф.Ульянову /134,135/, Н.Е. Авдееву /4/, А.й. Бочкареву /36,37,38/, Е.С. Гончарову /55,56/ и другим.Теория и практика центрифугирования жидких систем получила развитие благодаря трудам Л.М. Мандрыко /148/, В.И. Соколова /122/, Е.М. Гольдина /52/ и других авторов.
Динамика установившегося движения
Для составления дифференциальных уравнений движения системы применим уравнение Лагранжа второго рода где 0. и Cjf. - обобщенная координата и обобщенная скорость; 1 = Т-/7 - функция Лагранжа; Т и /7 соответственно кинетическая и потенциальная энергии системы. Выражение для кинетической энергии системы имеет вид где fy , x и fy - углы поворота барабана, входного звена и водила соответственно; 7$ - приведенный момент инерции водила. Для потенциальной энергии системы имеем где % и d - углы поворота соответственно шкива а ж шкива cf . Для исключения угла из уравнения (2.4) напишем передаточное отношение дифференциального редуктора в обращенном движении (водило неподвижно) или через диаметры шкивов Последние слагаемые левых частей обоих уравнений равны нулю, так как отношение постоянных компонентов угловых скростеи 1$ к Slfa равно U . После деления оставшихся членов уравне ний (2.21) и (2.22)на Sin cot получим соответственно Решаем систему (2.23) и (2.24) относительно Ф$у и -Определители системы Частотное уравнение имеет виц откуда резонансная частота сОк имеет только одно действительное положительное значение, определяемое из этого уравнения где /Ґ - частота главного колебания системы. Уравнения системы (2.25) с учетом (2.26) можно переписать в следующем виде Как ЕИДНО (из 2.27) и (2.28), малые колебания входного звена и барабана происходят в противофазе, причем отношение амплитуд этих колебаний (2.29) JffU Полагая в дальнейшем амплитуды колебаний у и fy положительными числами, перепишем уравнения (2.19) гдля установившегося движения в следующем виде
По условиям эксплуатации виброцентробегшого сепаратора количество и свойства поступающего в него сыпучего материала в единицу времени (нагрузки кг/с) могут изменяться в известных пределах в зависимости от обрабатываемой культуры, ее влажности и гранулометрического состава. При неизменных кинематических параметрах (средней скорости 52 t частоте со и угловой амплитуде колебаний У - барабана) на внутренней поверхности решетного барабана образуется кольцевой слой определенной толщины, а следовательно, и массы, принимающей участие в его колебаниях. Вопрос о силовом действии нагрузки на колеблющиеся поверхности вибрационных машин до настоящего времени недостаточно изучен, особенно в теоретической постановке. Для наиболее простого случая вибротранспортирования при направленном инерционном центробежном вибраторе и эксцентриковом приводе И.Ф.Гончаревичем предложена фено монологическая упруго-вязко-пластичная одномассовая модель груза(125), причем вследствие большой сложности уравнений движения решение выполнено на ЭАШ.
Для случая установившегося движения при горизонтальных круговых колебаниях и инерционном вибраторе аналитическое решение дано А.В.Гортинским (62).
Однако эти результаты не могут быть применены в нашем случае как вследствие существенного отличия по форме и закону движения опорной поверхности и наличия центробежного поля, так и из-за особенностей приводного механизма. Основная же трудность решения задачи о совместном движении системы машина - продукт заключается в отсутствии решения более простой задачи о движении слоя при вибрациях в одновременно действующих гравитационном и центробежном силовых полях.
Качественное представление о физической картине транспортирования частицы по внутренней шероховатой цилиндрической поверхности при наложении на неё равномерное вращение вращательных колебаний вокруг вертикальной оси можно получить из следующих соображений.
При равномерном вращении цилиндра вокруг вертикальной оси центробежная сила материальной частицы должна создать на поверхности силу трения, предельное значение которой существенно превышает силу тяжести этой частицы. Из этого состояния устойчивого относительного равновесия частица может быть выведена тангенциальными колебаниями точки контакта на внутренней поверхности цилиндра, в результате чего частица начинает совершать колебания в горизонтальной плоскости,.одновременно получая составляющую.: относительной скорости вдоль образующей вниз под действием силы тяжести. При этом относительное движение частицы может быть односторонним или двусторонним с паузами или мгновенными останов ками. Реакция же частицы на цилиндр, помимо радиальной и вертикальной (осевой) составляющих, будет иметь горизонтальную тангенциальную составляющую, изменяющуюся по направлению и модулю. В интервалах относительного покоя частицы ее масса оказывается приведенной к массе барабана, изменяя его осевой момент инерции ,%- . Исследование относительного движения частицы по внутренней поверхности барабана является самостоятельной задачей, решаемой А.Н.Холоди-линым. Но и при решении этой задачи для определения влияния массы продукта на движение решетного барабана требуется учет непостоянства мгновенного расхода продукта через поперечные сечения барабана по мере движения в нем кольцевого слоя с переменным расходом вследствие просеивания частиц через отверстия.
В нашей работе, руководствуясь установленным экспериментально фактом изменения амплитуды колебаний решетного барабана при изменении нагрузки,ограничимся решением задачи о сохранении стабильности кинематического режима движения решетного барабана при изменении нагрузки путем соответствующего выбора динамических параметров машины. При этом будем предполагать, что с увеличением нагрузки при неизменных кинематических параметрах скорость транспортирования кольцевого слоя изменяется несущественно и поэтому масса находящегося в решетном барабане продукта увеличивается. Это увеличение массы продукта в порядке первого приближения рассмотрим как некоторое увеличение приведенного момента инерции барабана А Ф(ф ,гдеq (кг/с) - нагрузка продукта, а Ф($) - монотонно возрастающая функция. Существует опасность, характерная дая многих вибротранс-пор тирующих машин с инерционным приводом, заключающаяся в том, что с увеличением массы транспортируемого продукта уменьшается амплитуда колебаний рабочего органа. При этом уменьшается скорость транспортирования и увеличивается толщина слоя
Экспериментальное исследование эффективности сепарирования зерновой смеси
Для проверки гипотезы о возможности повышения эффективности сепарирования в поле центробежных сил, увеличивающих нормальную реакцию решета, совместно с А.Н.Холодилиным проведены сравнительные испытания интенсивности извлечения, мелкого компонента пшеницы в экспериментальном виброцентробежном сепараторе и на наклонном плоском решете с продолговатыми отверстиями размером 2,0x20 мм при прямолинейных горизонтальных колебаниях. Второй случай характерен для большинства сепараторов, применяемых на зерноперерабатывающих предприятиях.На рисунках 3.1 и 3.2 показаны соответственно внешний вид и кинематическая схема экспериментального виброцентробежного сепаратора. Схема этого сепаратора описана в главе 2.
Принцип осуществления технологического процесса на нем заключается в следующем (рис.3.2). Сепарируемая зерновая смесь из бункера 9 самотеком поступает на диск-питатель 10 с криволинейными лопастями и распределяется сверху по внутренней поверхности барабана 8, установленного консольно на выходном валу 7. Регулирование нагрузки осуществляется при помощи раздвижной заслонки. Для наблюдения за технологическими процессами сепарирования зерновых смесей на кожухе машины предусмотрено раздвижное окно (на схеме не показано), изготовленное из прозрачного мате-.риала (оргстекла).
Зерна мелкой фракции интенсивно просеиваются через отверстия решета благодаря действию центробежного силового поля, а крупные частицы идут внизу сходом с поверхности барабана. Обефракции в нижней части барабана под действием вращающихся гонков 15 и 16, прикрепленных к барабану, раздельно выводятся:крупная - во внутренний патрубок 14, а мелкая - в наружный патрубок 13. Эти патрубки соединены с неподвижной опорой 17.
Равномерное вращательное движение рабочему органу передается от асинхронного электродвигателя I.
Вибровозбудитель, который сообщает вращательные колебания барабану, состоит из электродвигателя 18 постоянного тока, клиноременнои передачи 19 и шарнирного четырехзвенника. На валу 20 установлен узел, состоящий из направляющих 21, ползуна 22 и винта 23, которые предназначены для регулирования угловой амплитуды колебаний водила. При вращении винта 23 ползун 22 перемещается по направляющим 21, что приводит к изменению радиуса к кривошипа.
Устройство и принцип работы установки (рис.3.3, 3.4) с горизонтальными прямолинейными колебаниями наклонного плоского решета заключаются в следующем.
Основанием этой установки служит закрепленная при помощи болтов на фундаментной раме сварная станина 7. В качестве привода в экспериментальной установке применен фрикционный лобовой вариатор скорости, позволяющий изменять передаточное отношение плавно и непрерывно (бесступенчатое регулирование).
Движение от электродвигателя I через ременную передачу 2 сообщается к входному валу 3 вариатора. На этом валу с возможностью осевого перемещения установлен диск 8.
На выходном валу 10 вариатора на шпонке со скользящей посадкой установлен ведомый диск II, который перемещается по вертикали при помощи двуплечего рычага 12, вращающегося вокруг оси шарнира 15 под действием стержня 13. Этот стержень перемещается с помощью винта при вращении звена 14. Причем, передаточное отношение изменяется в соответствии с изменением рабочего диамет pa входного диска 8. В установке для прижатия катков использовано специальное устройство, включающее пружну 4, подшипники 6, корпус 5 и позволяющее регулировать величину силы прижатия.
На выходном валу 10 жестко закреплена опора 22 кривошипа 23 синусного механизма. На этом кривошипе при помощи винтов 16 и 21 установлен валик 17 колебателя, а диаметрально противоположно ему - противовес 18,Вращением кривошипа 23, который тлеет винты с противоположным направлением нарезки, изменяли его радиус 2п и расстояние центра масс противовеса до оси вала 10, сохраняя взаимное уравновешивание масс.
На рабочем органе 2Ь на двух параллельных осях установлены четыре колеса 24, перекатывающиеся по направляющим. Эти колеса имеют углубления, соответствующие профилю направляющих. Для обеспечения плавности колебаний концы осей колес 24 связаны со станиной через четыре одинаковые пружиш.
Решетная рама 26 установлена в корпусе с возможностью регулирования угла её наклона. Очистку решета осуществляли плоскими очистителями, обеспечивающими сохранение "живого сечения" отверстий. Установка позволяет изменять параметры в следующих преде т лах:частоту колебаний - 0-60 рад»с ; амплитуду колебаний -0-0,015 м." При подготовке и проведении экспериментов использовали следующие измерительные приборы и оборудование. 1. Весы медицинские, цена деления 0,05 кг - для взвешивания сепарируемого зерна. 2. Весы ВЛК-500 г., цена деления 0,01 г - для взвешивания навесок и образцов зерна. 3. їїурка литровая ПХ-І - для определения плотности и насыпного веса продукта. 4. Секундомер, цена деления 0,2 с - для измерения продолжительности эксперимента. 5. Тахометр ТЦ-ЗМ - для измерения частоты вращения барабана виброцентробежного сепаратора и выходного вала вариатора установки с цртгалинейными колебаниями. 6. Самопишущий прибор Н338-ІП - для регистрации ускорения барабана. 7. Лабораторный сепаратор-анализатор - для определения проходового компонента в исходном зерне. 8. Делительный аппарат БИС-І - для выделения навески из отобранного образца фракции зерна. При выборе основных уровней факторов и интервалов варьирования, т.е. области экспериментирования, исходили из следующего. Значения кинематических параметров должны удовлетворять условию безотрывного движения зернового материала по рабочей поверхности. Значение интервала варьирования фактора исключает возможность того, что результат измерения будет находиться в пределах ошибки опыта. Интервал варьирования по каждому фактору выбирали таким, чтобы приращение значения выходного параметра (отклика), соответствующее интервалу варьирования, можно было выделить на фоне "шума" при небольшом числе опытов /42,130/. Проводили исследования эффективности экспериментального виброцентробежного сепаратора при переменном ускорении колебаний цилиндрического решета. .. Эксперименты произведены при .удельной; производи
Экспериментальный виброцентробежный сепаратор
В предыдущих главах 2 и 3 изложен принцип работы и осуществления технологического процесса в экспериментальном виброцентробежном сепараторе, который был спроектирован в соответствии с теоретическими предпосылками и методами инженерного расчета.
Он состоит из двухступенчатого дифференциального редуктора (рис.4.2) с клиноременными передачами, рабочего органа (цилиндрического решета с распределительным устройством, которое снабжено криволинейными лопастями), очистителя и других вспомогательных устройств (на схеме не показаны).
Корпус 2 редуктора изготовлен из стали толщиной 10 мм, смонтирован на станине I и прикреплен к ней при помощи болтов 8. Водило 5 редуктора состоит из двух одинаковых пластин (щеки) изготовленных из листовой стали толщиной 3 мм. Пластины соединены при помощи трех распорных втулок 23 и болтов 13 и 20 с гайками 10 и 25. Верхняя пластина установлена в подшипниковой опоре 16 на валу 7 барабана, а нижняя - на входном валу 3, который также установлен в подшипниковых опорах 16, вмонтированных на валу 3. Выходной вал установлен в подшипниковых опорах 17, вмонтированных в корпусе 15, который снабжен крышкой 18 и болтами 19. Входной вал вращается в подшипниках 6, установленных в корпусе 4. Расстояние между пластинами (щеками) составляет 143 мм.
Шкивы О. и d установлены на конических концах входного 3 и выходного 7 валов. Как видно из чертежа, показанного на рис.4.2, сателлитные шкивы 6 и С выполнены совместно в одном блоке и установлены в двух подшипниковых опорах 24 на болте 13, который соединен с водилом при помощи круглых пластин II с прижимными втулками 12 и вмонтированные в корпусе 9. Втулки 12 закреплены на корпусе 9 при помощи болтов 14съ болта 13 установлена на пластине эксцентрично, что позволяет регулировать натяжение клиновых ремней передач путем вращения этих пластин. Каждая клиноременная передача редуктора снабжена натяжным приспособлением, которое состоит из симметрично расположенных относительно геометрической оси водила двух роликов и пластины с продольным пазом (на чертеже не показаны). Эти пластины прикреплены к водилу таким образом, что их продольные пазы перпендикулярны оси симметрии водила.
Шатун четырехзвенного механизма вибровозбудителя вращательных колебаний (на чертеже не показан) соединен с водилом на середине втулки 23 при помощи подшипника 21 с корпусом 22.
Основные конструктивные характеристики дифференциального редуктора.шкивов в и d - 0,250. На коническом конце выходного вала 7 дифференциального редуктора посредством ступицы и спиц; крепится рабочий орган. Он состоит из решета, бортового кольца, изготовленного из листового проката с отогнутым краем для соединения с решетом, и розетки. Соединение бортового кольца с решетом может быть осуществлено сваркой или другими известными способами. Спицы розетки тлеют отбортованные края для соединения при помощи болтов с цилиндрическим решетом. Борты изготовлены из листового проката.
К верхнему борту барабана прикреплено распределительное устройство, которое предназначено для подачи продукта на внутреннюю поверхность цилиндрического решета.При проектировании и изготовлении экспериментального виб-роцентробежного сепаратора с целью устранения динамической неуравновешенности, возникающей от неравномерности поступления зерновых материалов, предусмотрена центральная загрузка барабана. В таком случае ось загрузочного патрубка совпадает с осью вращения рабочего органа, и зерновой материал, попадающий на вращающийся распределительный диск, равномерно подается на внутреннюю поверхность решета. В результате этого равномерно изнашивается вся поверхность решета и меньше сказывается действие на .опоры барабана центробежной силы, возникающей от неуравновешенности материала.
Цилиндрическое решето закрыто кожухом и на нем при помощи опорных подшипников свободно установлены очистительные устройства, которые вращаются под действием сил трения со стороны барабана.
Равномерное вращательное движение рабочему органу и валу кривошипа вибровозбудителя колебаний сообщавтся от индивидуальных электродвигателей. Экономическая эффективность от использования виброцентробежного сепаратора на разделении зерновой смеси риса определена в сравнении с крупосортировкой АІ-ЕКГ-І.
Экономическая эффективность рассчитана путем сопоставления приведенных затрат по базовой и новой машине в соответствии с "Методическими указаниями по определению экономической эффективности использования в системе Министерства заготовок СССР новой техники, изобретений и рационализаторских предложений", утвержденными Минзагом СССР 10 ноября 1978 года.
Технологический процесс в предлагаемой схеме, в состав которой входит виброцентробежный сепаратор и которая предназначена для зерноочистительного отделения Славянского рисозавода (рис.4.3), протекает следующим образом.
Исходная зерновая смесь, поступающая с элеватора, подается на сепараторы ЗСМ-50. Сходом с первого решета с отверстиями размером 0 10 мм выделяются грубые и крупные примеси (минеральные, органические и т.д.), которые направляются в бункер отходов.Про-ход этого решета поступает на второе решето с отверстиями размером 3,0 х 20 мм. Полученный проход поступает на третье решето с отверстиями размером 2,2 х 20 мм. Сход со второго и проход третьего решет сепараторов ЗСМ-50 объединяются и через дуоаспи-ратор CT-I2I направляются на крупосортировку АІ-ЕКГ-І. Сход с третьего решета последнего сепаратора ЗСМ-50 направляется на шелушение через бункер очищенного зерна.
Сход с верхнего решетного полотна 2-30 х 20-3 х 1,0 крупо-сортировки АІ-ЕКГ-І и проход нижнего решетного полотна 1-30-3x1,0 объединяются и направляются в бункер отходов. Сход нижнего решета крупосортировки поступает на вибропневматический камнеотборник
