Універсальний круповідділювач

Універсальний круповідділювач включає сортувальні столи, нахилені до горизонтальної площини в подовжньому та поперечному напрямках, систему підвісок, ексцентриковий вал, механізм регулювання нахилу сортувальних столів, привідний пристрій та зварну основу, який відрізняється тим, що сортувальні столи об'єднані у дві групи і кріпляться у рівних кількостях на окремих каретках, з'єднаних шатунами регульованої довжини з 38259 універсальність машини, скорочує кількість видів оброблюваного зерна і знижує е фективність сепарації. Частково відмічений недолік усунуто завдяки пристрою для зміни кутового положення плити в зерносортувальній машині коливального типу [4]. Нижня частина її рами за допомогою планок з'єднана з віссю механізму регулювання кутового положення та валом, оснащеним черв'ячним сектором. Останній знаходиться в зачеплені з черв'яком і управляється за допомогою маховичка регулювання кутового положення плита. Такий пристрій значно розширив можливості використання розглянути х пристроїв, але не усун ув головного недоліку, пов'язаного з відсутністю системи регулювання напрямку коливань. Необхідність уніфікації та вимоги до агрегатного устатк ування обмежують можливості використання теорії подібностей при розробці аналогічного обладнання, спричиняє неможливість одержання достовірних результатів експериментальних досліджень процесу круповідділення на основі окремих, не пов'язаних з іншими, властивостей і вимагає нових підходів до створення універсальних круповідділювачів. До круповідділювачів універсального призначення відноситься Падді-машина [5], яка складається з нахиленого до горизонту сортувального стола, оснащеного перпендикулярними до його поверхні стінками зигзагоподібної форми. Стінки утворюють канали, орієнтовані в напрямку нахилу стола, а останній приводиться в зворотнопоступальний рух у перпендикулярному до каналів напрямку. Падді-машина призначена для сепарації суміші лущеного та нелущеного зерна культур, яке відрізняється формою, фрикційними властивостями, густиною та особливо характеристиками пружності і використовується для сортування зерна вівса, гороху та сої. Однак, принцип дії, геометрія та кінематика робочого столу і заснований на різних пружно-деформативних властивостя х різнонаправлений рух донизу лущених зерен та догори нелущеного, внаслідок відбивання їх від зигзагоподібних стійок, не пристосовані для сепарації продуктів лущення такого зерна як пшениця, кукурудза та інших культур. Пояснюється це незначними розбіжностями у пружно-деформативних властивостях їх ядра та цілого зерна. На Паддімашинах також не можливе сортування продуктів обрушування гречки, проса та інших культур з незначною різницею у формі часток ядра та цілого зерна. Найбільш повно поставленим вимогам задовольняє [5] круповідділювач БКО (прототип), призначений для відділення лущених зерен рису, гречки та вівса від полущених та для сепарації інших продуктів обрушування. БКО (Б - група зернопереробного устаткування, КО - крупоотделитель) включає живильник з трьома розподільними трубами, три сортувальних стола, систему підвісок, ексцентриковий вал, механізм регулювання кута нахилу сортувальних столів, привідний пристрій та зварну основу. Дно сортувальних столів виготовлене з плоского металевого листа товщиною 1,5 мм, має відштамповані ячеї округлої форми глибиною до 1 мм та розмірами в плані 5х5 мм і орієнтовані до горизонту під кутом від 3°30' до 4°00' у поздовжньому напрямку. У поперечному напрямку нахил столів до горизонтальної площини регулюється від 8° до 24°. Коливання столів співпадають з напрямком їх поперечного нахилу, спрямовані під постійним до робочої площини кутом і виконуються з амплітудою 28 мм по коловій (майже прямолінійній) траєкторії. Таким чином, напрямок коливань завжди відрізняється більшим кутом нахилу до горизонтальної площини ніж кут нахилу столів і не може бути оперативно регульованим у відповідності з властивостями конкретної суміші оброблюваних зернопродуктів. До недоліків прототипу слід віднести його обмеженість у призначенні, неможливість використання для сепарації зерна інших хлібних та бобових культур і абсолютна незрівноваженість сил інерції, діючих на робочі органи в процесі зворотно-поступального руху. Такі недоліки обумовлені відсутністю систем регулювання кута нахилу коливань до площини робочого столу у відповідності з властивостями продуктів лущення чи обрушування та неможливістю пристосування фрикційних характеристик робочих столів до аналогічних показників у зерна широкого діапазону різних культур. Метою запропонованого винаходу є створення універсального круповідділювача для сепарації продуктів лущення та обрушування зерна круп'яних, хлібних та бобови х культур у процесі виробництва крупи. Вказана мета у винаході досягнута шляхом розширення функціональних можливостей круповідділювача за рахунок оснащення його системою регулювання основних геометричних, кінематичних та динамічних параметрів робочих органів та режимів виконання обробних операцій. Процес сепарації лущеного те нелущеного зерна виконується з урахуванням різниці у комплексі фізичних властивостей, включаючи густин у, форму та розміри часток, пружно-кінетичні характеристики та фрикційні особливості продуктів сепарації. Завдання на розробку та створення нового устаткування для сепарації суміші продуктів лущення (обрушування) полягає в рішенні питань інтенсифікації і суттєвого підвищення ефективності самосортування та забезпечення стійких умов і гарантій різнонаправленого руху шарів ядра та зерна по робочій поверхні круповідділювача. Конкретним завданням запропонованого винаходу є cтворення та використання у заявленому круповідділювачі столів з анізотропними фрикційними властивостями робочих поверхонь, оснащення їх системою регулювання кута між напрямком коливань і площиною робочих столів та забезпеченням повного зрівноваження сил інерційного навантаження елементів машини при зворотнопоступальному рухові робочих органів. Рішення поставленого завдання досягнуто тим, що заявлений круповідділювач включає сортувальні столи, нахилені до горизонтальної площини в повздовжньому та поперечному напрямках, систему підвісок, ексцентриковий вал, механізм регулювання нахилу сортувальних столів, привідний пристрій та зварну основу, який суттєво відрізняється від ознак прототипу тим, що сортувальні столи об'єднані у дві групи і кріпляться у рівних кількостях на окремих каретках, з'єднаних шатунами регульованої довжини з ексцентриками 2 38259 привідного вала і установлених шарнірно на рівноплечих коромислах, середні шарніри яких вільно посаджені на жорстко з'єднаних з основою машини пальцях, каретки разом з коромислами утворюють шарнірну чотириланкову трапецію, одну з діагоналей якої складають шатуни регульованої довжини, а їх величина визначає регульований нахил коромисел, а відповідно і кут напрямку коливань кареток при поворотах коромисел шатунами від ексцентриків, при цьому робоча поверхня столів виготовлена із анізотропнофрикційного матеріалу, наприклад, лускоподібного решета, орієнтована відносно напрямків нахилу столів і відрізняється найбільшим значенням коефіцієнта тертя в напрямку уклону та найменшим – проти уклону, які за технічним рішенням відповідають вимогам критерію новизни і на які поширюється запитуваний обсяг захисту. Ефективний напрямок у вирішенні поставленого завдання полягає у використанні робочого органу у вигляді лускоподібної поверхні, верхня робоча сторона якої відрізняється систематизованою відносно напрямку коливань анізотропністю фрикційних властивостей. Це обумовлює інтенсифікацію відносного руху окремих часток продукту, підвищує е фективність самосортування і розшарування суміші на фракції лущеного (ядра) та нелущеного зерна (необрушу), а також забезпечує гарантоване, різноспрямоване їх переміщення та роздільний вивід з робочої зони машини. Робочі органи круповідділювача виконані у вигляді двох закріплених на каретках робочих столів, оснащених анізотропнофрикційними робочими поверхнями, які приводяться у зворотнопоступальний рух. Конструкція машини забезпечує можливість регулювання кутів нахилу до горизонту робочих столів та напрямку їх коливань у залежності від властивостей суміші необшуру та лущеного ядра конкретних видів зерна будь-яких культур. Синхронні та синфазні коливання кареток з робочими столами при однакових масах забезпечують взаємне зрівноваження сил інерції та переміщення їх по траєкторіях, які можна умовно розглядати як майже прямолінійні. Живильнорозподільний пристрій дає можливість рівномірного завантаження робочих органів, а розвантажувальний пристрій дає можливість регулювати товщину шар у зерно продуктів на їх поверхні. На фігурі зображена схема універсального круповідділювача. Робочі органи круповідділювача виконані у вигляді двох закріплених на каретках 1 блоків, що складаються з розташованих один над другим трьох робочих столів 2 у кожному і орієнтованих короткою стороною в поперечному і довгою стороною в подовжньому напрямках. Каретки 1 установлені за допомогою пальців у шарнірах 3 і сполучені між собою поворотними навколо пальців 4 двоплечими коромислами 5. Гнізда пальців 4 виконані на рігелях основи 6 круповідділювача разом з підшипниками 7 привідного валу 8, оснащеного ексцентриками 9 та ведомим шківом 10 пасової передачі обертання від електродвигуна М і ведучого шківа 11. Ексцентрики 9 виготовляються у вигляді змінних пар елементів, кожна з яких відрізняється величиною ексцентриситету r і кріпиться па привідному валу з поворотом елементів на кут 180° один до другого. Підшипники ексцентриків 9 з'єднані з шарнірними пальцями 12 кареток 1 шатунами регульованої довжини, які виготовлені із зовнішніх 13 та внутрішніх 14 гвинтових тяг, виконаних з різними напрямками різьби і сполучених між собою різьбовими муфтами 15. Згідно загальної компоновки машини розташована одна над другою каретки 1 та з'єднуючі їх коромисла 5 складають просторовий варіант чотириланкової шарнірної трапеції, одна з діагоналей якої утворена двома шатунами регульованої довжини. Основа 6 круповідділювача за допомогою шарнірних пальців 16 установлена на рамі 17 з можливістю зміни кута b поперечного нахилу робочих столів 2 до горизонтальної площини гвинтовим механізмом, виконаним у вигляді шарнірної розчалки 18 та регульованого маховичка 19. Рама 17 за допомогою шарнірних пальців 20 установлена на станині 21 з можливістю зміни кута d поздовжнього нахилу робочих столів 2 до горизонтальної площини гвинтовим механізмом, який складається з двох шарнірних гайок 22 та регульованого гвинта 23, що має ліву та праву різьбу на кінцях. Синхронні та синфазні коливання кареток 1 у поперечному напрямку робочих столів 2 (при рівних масах) забезпечують взаємне зрівноваження сил інерції та переміщення їх по траєкторіям у вигляді ділянок кіл з центрами на осях пальців 4 двоплечих коромисел 5. При значній довжині коромисел 5, яка на порядок перевищує величину переміщення робочих столів (амплітуда коливань А), їх колові траєкторії можна умовно розглядати приближено-прямолінійні і розташовані завжди в площинах, перпендикулярних цим коромислам. Тому вертикальне положення коромисел 5 обумовлює горизонтальний напрямок коливань робочих столів 2. Зміна довжини шатунів шляхом обертання різьбових муфт 15 та збільшення або зменшення відстані між зовнішніми 13 та внутрішніми 14 тягами дозволяє відхилити коромисла 5 від вертикального на попередньо обумовлений кут a і, завдяки цьому, установити необхідний напрямок коливань робочих столів 2 під кутом a до горизонтальної площини. Робота круповідділювача БРГ складається з такого. Обертальний рух привідного валу 8 разом з ексцентриками 9 викликає коловий поступальний рух ша тунів змінної довжини. Утворена шатунами діагональ шарнірної трапеції при кожному оберті привідного валу змінює свою довжину на величину подвоєного ексцентриситету 2r, періодично змінює кути між елементами трапеції і обумовлює коливальний рух кареток 1 у поперечному напрямку робочих столів 2. Установочна заміна ексцентриків парою з відмінним ексцентриситетом ri дозволяє підібрати амплітуду А коливань кареток 1, а відповідно, і робочих столів 2, стосовно до властивостей конкретних зернових сумішей. Високоефективна сепарація, при наявній різниці у властивостях суміші продуктів обробки, можлива тільки за умови додержання оптимального кута нахилу необхідного напрямку коливань робочих столів 2. Останній, при умовному приближено-прямолінійному зворотно-поступальному русі, визначається дотичною до колової траєкторії і в середньому положенні є перпендикуляром до двоплечих коромисел 5. Та 3 38259 ким чином, паралельне обертання обох різьбових муфт 15 призводить до одночасної зміни довжини обох шатунів, обумовлює відхилення коромисел 5 від вертикалі на кут a і забезпечує оперативне регулювання напрямку коливань робочих столів 2 у відповідності з властивостями конкретної суміші оброблюваного продукту. Наявність системи регулювання режимів обробки відповідно до властивостей конкретних сумішей у широкому діапазоні параметрів відкриває можливості для універсального застосування запропонованого круповідділювача при переробці в крупу різних видів зерна районованих на території України культур. Призначена для сепарації суміш розподіляється живильним пристроєм і однаковими за обсягами потоками надходить на робочі поверхні столів, утворюючи на них регульовані за товщиною шари зернопродуктів. В останніх, внаслідок відносного руху окремих часток, виникає явище самосортування. Маючи менші розміри та більшу густину лущене зерно "утоплюється", і займає нижні шари зерно продуктів, які контактують безпосередньо з робочою площиною. Нелущене зерно, навпаки, характеризується більшими розмірами та меншою густиною, "випливає" і займає верхні шари зернопродуктів. Регулювання кутів нахилу робочої площини в поздовжньому та поперечному напрямках по відношенню до основного, дозволяє створити умови різноспрямованого переміщення розшарованих зернопродуктів у залежності від характеру фрикційних зв'язків їх між собою та з поверхнею робочого органу. Верхні шари нелущеного зерна (пунктирна стрілка), характеризуючись меншим коефіцієнтом опору відносному зсуву та послабленими зв'язками з нижчележачими шарами зернопродуктів, переміщуються в напрямку найбільшого нахилу і "стікають" донизу у поперечному напрямку. При цьому обмежені зверху нижні шари, маючи посилений зв'язок з робочою площиною внаслідок анізотропності її фрикційних властивостей, можуть переміщуватись тільки в протилежному напрямку, проти нахилу робочої площини. Таке переміщення проти нахилу робочої площини обумовлене найменшим коефіцієнтом тертя у цьому напрямку. Найбільше значення коефіцієнта тертя у напрямку нахилу робочої площини не допускає протилежного переміщення нижніх шарів лущеного зерна разом з нелущеним. Поздовжній нахил столів обумовлює однонаправлене переміщення розшарованих продуктів до розвантажувальних пристроїв. Верхні шари нелущеного зерна переміщуються у поперечно-повздовжньому напрямку (пунктирна стрілка) найбільшого нахилу робочих столів до горизонту. Нижні шари лущеного зерна (ядра) завдяки анізотропності фрикційних властивостей робочої поверхні столів зсуваються проти поперечного нахилу столів і переміщуються (суцільна стрілка) у їх подовжньому напрямку. Проміжні, нерозшаровані об'єми продуктів обробки являють собою суміш з домінуючим вмістом лущеного (штрихова стрілка) або нелущеного (штрихпунктирна стрілка) зерна також переміщуються у подовжньому напрямку столів. Це обумовлює можливість відокремлення та роздільного виведення з машини окремих фракцій продуктів сепарації згідно до вимог технологічного процесу виробництва крупи. Виготовлений Хорольським механічним заводом експериментальний зразок універсального круповідділювача конструктивними особливостями, які забезпечують створення умов інтенсифікації процесів само сортування та сепарації продуктів лущення зерна, має широкі інтервали варіювання основних параметрів та режимів розділу пенсака та необшур у відповідно до властивостей суміші, що надходить, і призначений для обробки зернопродуктів різних культур. Експериментальні дослідження робочих органів круповідділювача дозволяють визначити вплив геометричних та кінематичних параметрів і властивостей зерна та суміші продуктів обшур ування на умови їх сомосортування та сепарації. Заплановані виробничі випробування експериментального зарзка універсального круповідділювача мають на меті одержати залежність ефективності роботи круповідділювача від умов його експлуатації. Результати випробувань дадуть змогу сформулювати рекомендації для подальшого удосконалення конструктивно-функціональних рішень запропонованого круповідділювача і доробки цого проектної документації для постановки на виробництво. Джерела інформації 1. Способ разделения сыпучего материала по крупности. А.с. № 1713687, Бюл. № 7, 1992. 2. Зерносортировальная машина качающего типа. JP, Патент № 1-19950 и № 1-19951. РЖ Изобретения стран мира. – 1990. - № 2. 3. Сортировальная машина качающего типа. JP, Патент № 1-35711 и № 1-35712. РЖ Изобретения стран мира. – 1990. - № 4. 4. Устройство для измерения углового положения плиты в зерносортировальной машине качающего типа. JP, Патент № 63-54430. РЖ Изобретения стран мира. – 1989. - № 8. 5. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна / Под ред. А.Я. Соколова. – М.: Колос, 1984. 4 38259 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5