Улучшение конструкции и эффективности работы лопастного ременного зернометателя

Производственный зернометатель ЗМ-60 широко применяется для послеуборочной обработки зернового вороха в хозяйствах страны, однако не обеспечивает достаточную эффективность очистки и допускает травмирование зерна. Поэтому существует проблема улучшения конструкции и эффективности работы зернометателя.

Проведены исследования и разработаны конструкции лопастных ременных и безремен-ных метателей, обеспечивающих порционное метание и повышение эффективности фракционного разделения и очистки зерна [1]. Однако лопастной ременной метатель [2], как показывают материалы наших исследований в лабораторных и производственных условиях, допускает скольжение части зернового слоя порции на участке подъема ленты (ремня) после натяжного лопастного барабана. Это нарушает условие, чтобы зерна имели одинаковые скорости в момент начала их выброса в воздух и обеспечивалась четкость их разделения и очистки по 55

аэродинамическим свойствам. Поэтому продолжена работа по улучшению конструкции и разработке лопастного ременного зернометателя.

Лопастной ременной метатель сыпучих материалов [3] обеспечивает метание зерна из лопастного барабана в направлении рабочей поверхности, обращенной вниз, под углом 45° к горизонту. Однако конструкции лопастного барабана и его серповидных лопастей не позволяют применить приемно-питающее устройство и обеспечить достаточную эффективность обработки зерна. Кроме того, применение двух ведомых барабанов для привода лопастного барабана от ведущего через бесконечную ленту увеличивает габаритный размер зернометателя.

Целью настоящей работы является улучшение конструкции и эффективности технологического процесса работы лопастного ременного зернометателя.

Результаты работы и их обсуждение

На основе анализа материалов исследования, конструктивно-технологической схемы и работы известного ременного лопастного метателя, защищенного авторским свидетельством [3], произведены изменения и разработки следующих его основных узлов и частей: разработаны конструкции лопастного барабана и его лопастей; обосновано и уменьшено количество ведомых барабанов до одного; изменена схема привода лопастного барабана от ведущего барабана при одном ведомом; применено шнековое приемно-питающее устройство; достигнуто уменьшение габаритного размера метателя. В результате обеспечивается улучшение конструкции и технологического процесса работы лопастного ременного зернометателя, повышение эффективности обработки зерна при метании в воздух. Конструкция метателя защищена патентом [4] на изобретение. Конструктивно-технологическая схема зернометателя показана на рисунках 1 а, б, в.

б                                         в

Рисунок 1 – Метатель сыпучих материалов: а – конструктивно-технологическая схема; б – схема подачи зерна от загрузочного бункера;

в – схема выгрузки зерна из лопастного барабана и его метания

Разработанный лопастной ременной метатель сыпучих материалов содержит прижимной лопастной (1), ведущий (2) и ведомый (3) барабаны, установленную на них ленту (4). В центральной части лопастного барабана (1) по его внутренней окружности установлено шнековое приемно-питающее устройство в виде приемно-выпускного цилиндра (5) с выпускным окном. Нижняя кромка выпускного окна цилиндра (5) обоснована и расположена в точке (С) пересечения окружности линией вертикального диаметра барабана, проходящей через точку А соприкосновения окружности барабана лентой. Верхняя кромка выпускного окна цилиндра обоснована и расположена в точке (Д) выше от горизонтального диаметра на 10°. В приемно-выпускном цилиндре (5) расположен приемный шнек (6), соединенный с загрузочным бункером (7) и радиальные питающие лопасти (8), расположенные вокруг шнека. Прижимной лопастной барабан (1) состоит из установленных параллельно друг к другу двух торцевых и одного промежуточного кольцевых дисков. Между торцевым и промежуточным кольцевыми дисками в два ряда расположены лопасти (11), имеющие в поперечном сечении форму разностороннего треугольника, вершина которого направлена к центру барабана (1) и лежит на его внутренней окружности.

Основание его проходит по наружной окружности барабана. При соприкосновении оснований лопастей (11) с лентой образуются ячейки (12) для формирования порции зерна для последующего метания в воздух. Для устранения недостатков известного и разработки нового зернометателя определен участок АВ обхвата лентой окружности лопастного барабана, обеспечивающий технологический процесс и параметры подачи материала приемно-выпускным цилиндром от загрузочного бункера в лопастной барабан; обоснованы возможности уменьшения количества ведомого барабана и длины бесконечной ленты метателя, условия заполнения ячеек и формирования необходимого объема порции материала в них от начала подачи в точке А до точки В и их выгрузки из ячейки и метания лопастью вдоль рабочей поверхности движущейся ленты под углом 45° к горизонту. В процессе поступления зернового материала в ячейку происходит его сортирование в поле центробежных сил от вращения барабана и выделение «неполноценных» зерновых и длинных примесей в верхнюю часть слоя порции зерна с тем, чтобы улучшить условие и четкость их последующего сортирования при метании в воздух. Движение порции материала на ленте в начальный момент поддерживается основанием лопасти. Это способствует увеличению дальности отлета тяжелых «добротных» зерен от лопастного барабана и рабочей поверхности ленты, направленной вниз под углом 45 ° к горизонту. Это обеспечивает повышение эффективности разделения и очистки зерна в сравнении с его метанием на ранее созданном метателе [2].

Улучшение конструкции и эффективности работы метателя достигнуто увеличением зоны подачи и формирования порции материала, устранением зоны скольжения зерна вниз по поверхности ленты на наклонном участке подъема после лопастного барабана и обеспечением одинаковой скорости всем зернам в момент начала метания порции материала из лопастного барабана. Из схемы работы метателей на рисунках 2 а, б видно, что в ранее созданном метателе [2] подача и формирование порции зерна в ячейках происходят в зоне поворота лопастного барабана на угол в (рис. 2 а). После лопастного барабана в этом метателе зерно на поверхности ленты поднимается вверх на наклонном участке длинной z с углом подъема 45 ° . При этом некоторые зерна могут скользить вниз с некоторой скоростью V c =O,O1V o, что снижает четкость разделения зерна по дальности отлета в воздухе и снижает эффективность очистки до 6%. Улучшенная конструкция метателя [4] обеспечивает увеличение зоны подачи и формирования порции зерна в ячейках более чем в 2 раза, определяется углом в (рис. 2 б). При этом устранено условие скольжения зерна, отсутствует участок длиной Z и метание зерна в воздух происходит от задней стенки ячейки лопастного барабана в направлении рабочей поверхности ленты, направленной вниз, когда отсутствует динамическая связь с поверхностью и не нарушается условие четкости разделения зерна и повышается эффективность очистки.

Рисунок 2 – Схемы работы ременных метателей:

а – схема метания зерна с рабочей поверхности, направленной вверх; б – схема метания зерна с рабочей поверхности, направленной вниз;

1, 3, 4 – ведущий, ведомый и лопастной барабаны; 2 – ремень (лента)

Наличие промежуточного кольцевого диска в метателе [2] обеспечивает установку двух рядов лопастей, что предотвращает колебание ремня ленты, ее прогиб, нарушение условий разделения зерна. Рациональные условия процессов шнековой загрузки и «безударной» центробежной подачи вращающимися питающими лопастями в определенной зоне через выпускное окно приемного цилиндра к лопастям барабана обеспечивает заполнение ячеек, расслоение зерна в поле центробежных сил. Условие четкой выгрузки порции зерна в направлении метания обеспечивается при угле γ=60° передней стенки ячейки к направлению ленты. Количество ячеек и объем порции зерна в каждой ячейке определены исследованием в работе [5] для обеспечения необходимой производительности при наружном диаметре лопастного барабана D=0,8 м, угловой скорости W=36 с^-1, обработке зерна пшеницы влажностью 16%. Дальность отлета зерен пшеницы овсюга и легких примесей в направлении метания 45° к горизонту определены при следующих исходных данных: коэффициент парусности зерен пшеницы К п =0,076…0,121, овсюга 0,141…0,323, скорость ленты 14,4 м/с, угловой скорости вращения лопастного барабана W=36 с^-1. Максимальное расстояние Х отлета зерна пшеницы в направлении метания составляет Х max =13,5 м, а на ранее созданном – Х max =11,8 м. Минимальная дальность отлета X min =8,2 м. Частицы легких и коротких примесей отлетают на расстояние от Х^тт = 1,5 м Д⁰ -^тах = 6,3 м. Увеличение дальности отлета зерна пшеницы до X max =13,5 м на метателе [4] обеспечивает увеличение выделения зерна крупной фракции до 50% и средней – 45% от исходного количества материала при повышении эффективности очистки зерна выделенных фракций соответственно до 99,8 и 94%. Зерно средней фракции направляется на дальнейшую очистку на сепараторах вторичной очистки. В результате уменьшается объем триерной очистки зерна в два и более раза в сравнении с существующей технологией очистки [6]. Около 2% мелкого неполноценного зерна уходят в отходы.

Улучшенная конструкция лопастного ременного зернометателя обеспечивает повышение эффективности фракционного разделения и очистки зерна, защищена патентом [4] на изобретение. Внедрение зернометателя обеспечит повышение эффективности послеуборочной обработки и снижение потерь зерна.

Выводы и предложение

На основании использования результатов исследования, изменения частей и разработки основных узлов и деталей лопастного барабана обеспечено улучшение конструкции лопаст- ного ременного зернометателя. Конструкция способствует улучшению эффективности фракционного разделения и очистки зерна и семян в сравнении с ранее созданным лопастным ременным зернометателем.

В условиях практически полного прекращения работы крупных зерноперерабатывающих предприятий, значительного износа зерноочистительных машин и агрегатов в Республике Бурятия лопастные зернометатели являются наиболее простыми в изготовлении и обслуживании, универсальными и надежными в работе машинами, которые могут быть изготовлены на предприятиях республики и широко применяться в послеуборочной обработке (проветривание, подсушка, очистка и сортирование) зерна и семян на зернообрабатывающих пунктах и в хозяйствах: руководству Министерства сельского хозяйства и продовольствия республики нужно поддержать финансирование работ по производству и внедрению зернометателей для дальнейшего развития сельского хозяйства.