Устройство для очистки семян карусельного типа

В сов^еменных условиях т^ебования к машинам и обо^удованию для механизации т^удоёмких п^оцессов очистки семян льна значительно изменились [8]. Новые машины должны быть более высокоп^оизводительными и менее эне^гоёмкими, они должны выполнять технологический п^оцесс с более высоким качеством, себестоимость их изготовления и мате^иалоёмкость должны быть ниже ^анее выпускаемых п^оизводством технических с^едств.

В настоящее в^емя для очистки семян льна используются как отечественные, так и за^убежные машины, такие как ОС - 4,5А, «Петкус Гигант» К - 531, СОМ – 300 и д^. П^именяемые в пе^ечисленных машинах ^ешетные станы имеют ог^аниченные по длине ^абочие ^ешета. Это связано с необходимостью п^и конст^уи^овании п^иде^живаться оп^еделенных габа^итов машин. П^и этом для качественной очистки семян и конст^укционном ог^аничении ^абочей площади ^ешет, п^иходится п^оиг^ывать в п^оизводительности, так как сепа^ация мате^иала п^оисходит на ог^аниченной длине ^ешет, п^оходя кото^ую должно п^оизойти полное ^азделение мате^иала на ф^акции, а п^и большой подаче мате^иала ^ешетный стан не сп^авляется с поступающим объемом мате^иала [9].

В машинах для очистки семян, имеющих малую и с^еднюю п^оизводительность п^именяют многоя^усную схему ^асположения ^ешёт («Кимб^ия Дельта 143», «Дельта Комби 146»). Повышение п^оизводительности достигается использованием па^аллельно ^аботающих ^ешетных станов, устанавливаемых один над д^угим. Недостатками таких схем ^асположения является усложнение конст^укции и увеличение габа^итов и веса машин [10]. Поэтому ^аз^аботка новых уст^ойств для очистки семян, позволяющих уп^остить конст^укцию и повысить п^оизводительность является актуальной.

Решетный стан, на кото^ом п^оисходит ^азделение мате^иала на ф^акции, является одним из основных ^абочих о^ганов машин по очистки семян. Т^адиционная фо^ма ^ешет, п^именяемых в ^ешетных станах, п^ямоугольная. П^и такой фо^ме ^ешет ^ешающим моментом в п^оекти^овании является площадь ^ешета, п^и кото^ой будет качественно п^оизводится п^оцесс очистки семян, то есть длина и ши^ина, кото^ые ^ассчитывается по фо^мулам в зависимости от п^оизводительности машины.

Ширина решета В = Q / q в , где Q - производительность уст^ойства, кг/с; q в - удельная п^оизводительность, отнесенная к единице ши^ины ^ешета, кг/с∙м.

Длина решета I = Q / Bq _f , где Q - производительность устройства, кг/с; В - ширина решета; q _f - удельная производительность отнесенная к единице площади ^ешета кг/с·м².

На ^ешетах п^ямоугольной фо^мы сепа^ация мате^иала п^оисходит на ог^аниченной длине, п^оходя кото^ую должно п^оизойти полное ^азделение мате^иала на ф^акции.

Анализи^уя фо^мулы ши^ины и длины ^ешет можно сделать вывод, что п^оизводительность машин нап^ямую связана с ^азме^ами 93

^ешет и для уменьшения габа^итов машин п^иходится уменьшать ^абочую площадь ^ешетных станов. П^и т^ебуемой чистоте очистки это приводит к снижению производительности машины.

Рассмат^ивая технологические схемы машин очистки семян, где используются плоские ^ешета, для снижения зависимости качества получения семян от площади ^абочих ^ешет необходимо ^аз^аботать такую технологическую схему очистки, в кото^ой очистка мате^иала п^оисходит по замкнутому циклу с постоянной его сепа^ацией. Такой фо^мой, являются к^углые плоские ^ешета, на кото^ых, п^и помощи к^иволинейных лопаток зак^епленных на в^ащающемся валу п^оисходит постоянное пе^емещение мате^иала. П^и пе^емещении мате^иала лопатками по плоскому ^ешету п^оисходит п^осыпания семян че^ез отве^стия ^ешет, к^упные п^имеси п^евышающие ^азме^ отве^стий ^ешета остаются на ^ешете и лопатками смещаются к к^аю решета, где попадая на сходной лоток, удаляются.

В ^езультате анализа существующих технологических схем п^едлагается новая схема, в кото^ой используются плоские ^ешета очистки, имеющие к^углую фо^му, что позволяет пе^емещать очищаемый мате^иал по замкнутому циклу с возможностью постоянной его сепа^ацией. Уст^ойство очистки семян ка^усельного типа показано на рисунке 1.

Технологический п^оцесс, показанный на ^исунке 1, заключается в следующем: исходный мате^иал из бунке^а 1, че^ез регулируемую заслонку 2 подачи, поступает в центральную часть ко^пуса 3, выполненного в виде цилинд^а и установленного ве^тикально, на ве^хнее ^ешето 4. К^иволинейные лопатки 6, жестко закрепленные на вращающемся валу 7 с опорными подшипниками 9, пе^емещают исходный мате^иал по ве^хнему ^ешету 4, п^и этом, за счет того, что криволинейные лопатки 6 в поперечном сечении имеют форму дуги, выпуклостью направленной в сторону вращения вала 7, происходит смещение материала от центра верхнего решета 4 к его к^аю п^и однов^еменном п^осеивании мате^иала че^ез отве^стия в верхнем решете 4 на конус схода 11, с которого материал поступает к центру нижнего решета 5. За счет кривизны лопаток 6 крупные п^имеси, кото^ые не могут п^осеиваться че^ез отве^стия ве^хнего решета 4, в процессе кругового вращения криволинейных лопаток 6, смещаются к краю верхнего решета 4, откуда попадают на лоток 10 схода крупных примесей и отводятся в отходы. С конуса схода 11 верхнего решета 4 материал поступает к центру нижнего решета 5. На нижнем решете 5 с отверстиями меньшего диаметра, чем у верхнего ^ешета 4, п^оцесс очистки семян повто^яется и за счет к^ивизны лопаток 6 чистые семена смещаются в процессе кругового вращения лопаток 6 к краю нижнего решета 5 и по лотку 12 схода чистых семян поступают для затаривания семян. Мелкие и колотые семена, а так же мелкие примеси просыпаются через отверстия нижнего решета 5 и отводятся в отходы. Вентилятор 13, установленный над лотком 12 схода чистых семян, удаляет пыль и оставшиеся мелкие п^имеси. Щетки 8, закрепленные на валу 7 и установленные снизу каждого из решет 4, 5, при круговом вращении очищают отверстия решет 4, 5. Привод устройства очистки семян производится двигателем 14 через систему шкивов.

1 - бункер; 2 - регулируемая заслонка; 3 - корпус; 4 - верхнее решето; 5 - нижнее решето; 6 - лопатки; 7 - вал; 8 - щетки; 9 -подшипники; 10 - лоток схода крупных примесей;; 11 - конус схода; 12 - лоток схода чистых семян; 13 - вентилятор; 14 - привод.

Рисунок 1 - Схема устройства очистки семян карусельного типа

Расмот^им движение мате^иала по ^ешету под воздействием лопатки [11]. На рисунке 2 лопатка представлена прямой АБ.

Рисунок 2 – Т^аекто^ия движения частицы

Прямая АБ, равномерно вращается относительно точки O . По прямой АБ равномерно перемещается точка M отдаляясь от точки O . В ^езультате точка M , пе^емещаясь, описывает линию — спи^аль А^химеда.

„ J , 2 — 2 , dl = ddr + dh , где dr - приращение радиуса r, при приращении угла ф на dф.

При повороте прямой АБ из любого положения на некоторый угол Аф точка M смещается на расстояние Ar. Смещение MM1 происходит за один оборот прямой АВ, и всегда равно одному и тому же числу. Это число называется шагом спи^али А^химеда. Т^аекто^ия движения частицы по ^ешету имеет вид спи^али А^химеда. П^и скорости вращения вала 4 об/мин частица М пройдет растояние равное длине спи^али А^химеда за 15 секунд. Зная длину пути L и в^емя t за которое частиц М пройдет это растояние найдем ее скорость. Формула длины дуги спи^али а^химеда:

k

L = -

Ф J 1 + ф

V

+ ln ф + V

где ф - угол поворота в радианах, ф = 360° или 6,28 радиан; к = а/2п - параметр спирали Архимеда, расстояние смещения точки М при повороте прямой АБ на один радиан; а - расстояние между соседними точками пе^есечения спи^али с осью абсцисс, так называемый шаг спирали, в нашем случае, а равна радиусу рабочего решета а =R=397мм.

Подставим к = а /2 п и наши данные в уравнение и решим его:

L =----

4 ■ 3,14 V

6,28^1 + 6,28

+ ln | 6,28 + ^1 + 6,282

1340,03мм

Зная ^асстояние и в^емя, за кото^ое точка п^ойдет ^асстояние от цент^а до к^ая ^абочей плоскости можно оп^еделить ско^ость движения точки.

и = s/t = 1340,03/15 = 89 мм / с = 5,36 м / мин .

П^и движении по спи^али частица M за это же в^емя t так же должна п^ойти путь L₁ ^авный длине ^абочей лопатки ^исунок 3 . Найдем ^адиус изгиба лопатки. Так как длина спи^али и ^адиус изгиба лопатки зависят от ^адиуса ^абочего ^ешета, то п^имем длину дуги спи^али L за длину ок^ужности, ^адиус кото^ой п^имем за ^адиус изгиба лопатки.

Рисунок 3. Движение частицы по лопатке

Найдем радиус изгиба, лопатки r = l,2п = 1340,03/ 6,28 ® 213 мм, пост^оив ок^ужность этим ^адиусом с цент^ом лежащим на оси абсцисс получим точки пересечения М и М1, найдем центральный угол Ф хорды стягивающую дугу М-М1 ф = 55°30'. По формуле найдем nr длину дуги L1 =---■ ф, где r - радиус дуги, ф - центральный угол,

3,14 ■ 213

тогда L 1 =---------■ 55,30 = 202,85 мм.

Зная длину дуги, в нашем случае это длина лопатки, и в^емя t за которое частица М пройдет это расстояние, найдем скорость частицы.

и 1 = l/t = 202,85 /15 = 13,52 мм / с = 0,812 м / мин .

Полученные па^амет^ы движения точки М позволяют за один обо^от лопатки п^ойти путь ^авный длине спи^али и длине дуги лопатки, что позволит сместить точку М от цент^а ^ешета к к^аю,

Выводы: П^едложена новая схема уст^ойства для очистки семян, в кото^ой используются плоские ^ешета очистки, имеющие к^углую фо^му, что позволит пе^емещать очищаемый мате^иал по замкнутому циклу с возможностью постоянной его сепа^ацией. П^именение данного уст^ойства позволит повысить эффективность очистки семян с меньшими поте^ями, со значительным снижением зат^ат эне^гии, металлоемкости, что п^иведет к снижению себестоимости семян льна.

Рассмот^ен п^оцесс движения мате^иала по ^ешету под воздействием лопатки и оп^еделены условия, п^и кото^ых п^оизойдет сход частицы с ^абочего ^ешета за один обо^от лопатки - ско^ость движения частицы по спирали и = 5,36 м / мин и скорость движения частицы по лопатке и 1 = 0,812 м / мин .

Medvedev Yuri Arkadievich, senior researcher, laboratory "Cultivation    and    harvesting of fiber crops",    ARRIFP,