книги из ГПНТБ / Кожуховский И.Е. Зерноочистительные машины. Конструкции, расчет и проектирование

Основным недостатком этих решет является обусловленная их тихоходностью низкая удельная производительность по сравне­ нию с плоскими. Но цилиндрические решета обладают рядом пре­ имуществ. Плоские решета требуют сложных механизмов для приведения в колебательное движение и для уравновешивания сил инерции, возникающих при колебаниях. Цилиндрические решета не нуждаются в уравновешивании, отличаются плавностью движения и простым приводом. Проще также устройства для очистки цилиндрических решет. Это способствует поискам путей увеличения производительности цилиндрических решет. Теоре­ тически увеличить производительность такого решета можно, повышая частоту его вращения.

Рассмотрим движение частицы в цилиндре при различной ча­ стоте его вращения. Находящаяся в цилиндре частица может либо скользить по его поверхности, либо совершать свободное движение, оторвавшись от поверхности, либо двигаться вместе с поверхностью, находясь на ней в относительном покое.

Характер движения частицы по рабочей поверхности цилин­ дрического решета зависит от коэффициента трения ее по поверх­ ности, кинематического режима решета и начальных условий. Показатель кинематического режима цилиндрического решета определяется центростремительным. ускорением его поверхности

Начальные условия движения частицы определяются местом подачи ее на поверхность и начальной скоростью.

Работа решета заключается в разделении зернового материала на две части, различающиеся размером составляющих частиц: мелкие частицы проходят через отверстия решета, крупные — сходят с его поверхности. Для осуществления этого процесса необходимо относительное движение зерна по рабочей поверх­ ности решета. Если зерно будет находиться на поверхности дви­ жущегося решета-в относительном покое, то разделения зернового материала не произойдет.

Интенсивность выделения мелких частиц зависит от значения относительной скорости и сил, действующих на частицы. В ци­ линдрическом решете, кроме сил тяжести, на мелкие частицы дей­ ствуют центробежные силы инерции. Чем больше эти силы, т. е. чем больше показатель кинематического режима К, тем больше

будет скорость прохода частиц через отверстия и тем больше должна быть производительность решета. Однако, чем больше показатель К, тем меньше фаза скольжения зерна на поверхности

решета и меньше, следовательно, должна быть его производитель­ ность.

40

При некотором значении К зерно начинает полностью разде­

лять движение поверхности решета, находясь на ней в относи­ тельном покое. Это значение К называется предельным.

Указанное противоречие обусловливает небольшие значения К

(порядка 0,5—0,7) и небольшую производительность решета. Всякая попытка увеличить частоту вращения решета приводит

Рис. 23. Схема цилиндрического решета:

решета.

Теоретические исследования поведения зерна на вращающейся цилиндрической поверхности указывают все же на возможности устранения или хотя бы уменьшения фазы относительного покоя и на возможность, следовательно, сохранения работоспособности решета при большой частоте вращения и тем самым увеличения

2;—3 — фаза свободного полета зерна, 3—4 — фаза относитель­ ного скольжения и 4— 1 — фаза относительного покоя. В точке 4

частица имеет скорость, равную скорости движения поверхности цилиндра.

М. Н. Летошнее считал, что если уменьшить скорость движения частицы в точке 4, то можно устранить фазу относительного по­

коя, не изменяя кинематического режима решета [9]. Для этой цели он предложил воспользоваться неподвижной цилиндри­ ческой поверхностью, расположив ее внутри вращающегося ци­ линдра там,, где заканчивается фаза свободного движения зерна

(рис. 23, б).

41

Попадая в точке 3 на неподвижную поверхность, зерно будет

иметь абсолютную скорость меньшую, чем в случае попадания на вращающуюся поверхность. Если неподвижную поверхность установить так, чтобы ее нижняя кромка расположилась над точкой 4, то зерно, перейдя в этом месте на вращающуюся поверх­

ность решета, будет очевидно, иметь меньшую скорость, чем ско­ рость решета, т. е. в точке 4 относительного покоя не будет.

М. Н. Летошнев указывал, что путем подбора можно найти такое положение неподвижного щитка, при котором зона относитель­ ного покоя полностью исключается.

Рис. 24. Варианты устройств для увеличения частоты вращения и производительности цилиндрических решет

На рис. 24, а—в приведены варианты устройств, прзволяющих

увеличить частоту вращения цилиндрического решета и его произ­ водительность.

При установке внутри цилиндра неподвижной скатной доски 1 (рис. 24, а) создается возможность некоторого увеличения частоты

вращения цилиндра. По данным опытов, производительность решета со скатной доской несколько выше, чем обычного тихо­ ходного (без внутренних устройств).

Если применить предложенный М. Н. Летошневым 'неподвиж­ ный полуцилиндрический щиток 2 и скатную доску I (рис. 24, б),

то, по данным опытов, производительность такого решета при очистке пшеницы в 2—>2,5 раза превысит производительность обычного при показателе К = 1,6 ч-1,7 (частота вращения ци­

линдра диаметром 400 мм равняется 85—86 об/мин) [19]. Экспериментальные исследования решета, оборудованного зер-

носнимателем 3, щеткой 4, щитком 5 и скатной доской 1 (рис. 24, в),

показали, что частоту вращения его при диаметре 400 мм можно увеличить до 180 об/мин (К = 7,2) при производительности на

пшенице для подсевных решет до 80 кг*/(ч-дм2) и полноте разде­ ления 0,7.

Применяются и другие устройства для увеличения производи­ тельности цилиндрических решет: транспортирующие устрой-

42

ства — спирали, ковши, лопасти, прикрепленные к внутренней поверхности и вращающиеся вместе с решетом; внутренние уст­

и др. Известны также решета, которые, помимо вращательного, имеют и колебательные движения.

РЕШЕТНЫЕ СТАНЫ

Устройства, несущие плоские решета в зерноочистительных машинах, называются решетными станами. Решетный стан имеет две продольные боковины '(деревянные или из стальных полос) и скатные доски. Станы подвешивают к раме на упругих под­ весках или опорах и приводят в колебательные движения.

Колебатели* Решетные станы могут приводиться в движение различными способами. Наиболее распространен привод с экс­ центриками, сидящими на валу, который установлен на раме ма­ шины. В мельничных и элеваторных зерновых сепараторах при­ меняют также инерционные колебатели.

Инерционный колебатель (рис. 25) состоит из двух дисков 2 и 5, закрепленных на двух параллельных валах. Валы уста­

новлены в шарикоподшипниках и приводятся во вращение вместе с дисками в противоположные стороны при помощи зубчатой пере­ дачи 6. К дискам прикреплены грузы 4 и 7. Колебатель закреплен на решетном стане при помощи опорного кронштейна 1 и приво­

дится в движение от двигателя ремнем, охватывающим один из дисков.

Грузы 4 и 7 расположены так, что центробежные силы, разви­

ваемые ими при вращении дисков, действуют по направлению колебаний. В направлении, перпендикулярном направлению ко­ лебаний, центробежные силы двух грузов уравновешиваются.

Амплитуду колебаний решетного стана, приводимого в дви­

где Grp — вес груза одного диска инерционного колебателя в кгс; Gc — вес решетного стана с зерном в кгс;

ггр — расстояние от центра тяжести груза до оси вращения

диска в мм.

Из формулы видно, что амплитуда колебаний стана зависит от его веса и веса грузов колебателя и не зависит от угловой ско­ рости дисков.

На рис. 26 изображен эксцентриковый колебатель, применяе­ мый также в мельничных и элеваторных сепараторах. Он приво­ дит в движение два сепараторных решетных стана, расположен­ ных один над другим. Колебатель состоит из двух узлов, один из которых укреплен на нижнем, а другой на верхнем решетном

43

Рнс. 25. Инерционный колебатель:

А-А

Рис. 26. Эксцентриковый колебатель;

44

стане. Нижний узел представляет собой эксцентриковый вал, рас­ положенный в шарикоподшипниках двух кронштейнов, которые установлены на нижнем решетном стане. Вал верхнего узла при помощи двух кронштейнов укреплен на верхнем решетном стане, который получает колебания от эксцентрикового вала, установлен­ ного на нижнем решетном стане. Амплитуда колебаний каждого стана (при равенстве их масс) равна половине эксцентриситета эксцентрикового вала.

Верхний и нижний решетные станы, соединенные таким колебателем, представляют собой одну материальную систему, в кото­ рой от действия внутренних сил центр тяжести не изменяет своего положения, остается неподвижным. Поэтому, когда верхний ре­ шетный стан отклоняется в одну сторону, нижний должен откло­ ниться в противоположную сторону. На этом же принципе основан

Рис. 27. Схема передачи колебаний шату­ нами от эксцентрикового вала, расположен­ ного на одном нз решетных станов:

/ — решетные станы; 2 — шатун; 3 — эксцентри­ ковый вал

привод двух решетных станов через шатуны от эксцентрикового вала, расположенного на одном из станов (рис. 27). Этот вид при­ вода оправдан только в тех случаях, когда решетные станы не имеют щеток или когда привод в движение щеток не связан с рамой машины (инерционные щетки). Если привод щеток связан с рамой машины, то они оказывают сопротивление движению решетных станов, что вызывает непостоянство амплитуды колебаний и, следовательно, снижение эффективности работы машины.

Колебатели с эксцентриковым валом, расположенным на одном из решетных станов, применяются на некоторых машинах завода «Воронежсельмаш» (ЗАВ-10.30000, ЗВС-20). Такой колебатель нельзя признать рациональным, так как вал привода щеток уста­ новлен на раме машины.

Уравновешивание инерционных сил* При использовании инер­ ционных и эксцентриковых (с эксцентриковым валом в решетном стане) колебателей достигается практически полная уравновешен­ ность инерционных сил. Применение эксцентрикового привода с шатуном и валом, установленным на раме машины (прямолиней­ ные колебания), требует уравновешивания возникающих инер­ ционных сил, так как они через эксцентриковый вал действуют на раму машины, расшатывая ее.

/ — ускорение сил инерции в м/с2;

45

Наибольшие значения сила mj имеет в мертвых положениях

Инерционные силы решетных станов уравновешивают раз­ ными способами. Два решетных стана приводят в движение так,

Рис. 28. Уравновешивание качающихся масс вращающимися грузами:

а, б — одним грузом; в, г — двумя грузами на параллельных валах

чтобы их колебания имели противоположное направление. При этом необходимо, чтобы инерционные силы обоих станов были равны между собою и противоположны по знаку:

Инерционные силы одного решетного стана уравновешивают вращающимися грузами, располагая их на эксцентриковом валу со стороны, противоположной эксцентриситету эксцентрика

(рис. 28, а и б).

Если центробежную силу С груза принять равной максималь­ ной силе инерции Р = mjmax решетного стана, то в мертвых

положениях инерционные силы будут уравновешены полностью4 (рис. 28, а). Однако при повороте вала на 90° от мертвого положе­

46

ния сила Р становится равной нулю, а сила С остается неуравно­ вешенной (рис. 28, б).

Таким образом, вращающиеся грузы, уравновешивая инер­ ционные силы в мертвых положениях эксцентрика, создают цен­ тробежные силы, которые в других положениях эксцентрика не уравновешиваются. Для уменьшения действия на раму машины этих неуравновешенных сил грузы подбирают таким образом,

Появляющиеся при указанном способе уравновешивания ко­ леблющихся масс центробежные силы можно уравновесить, если ввести дополнительные вращающиеся грузы, поместив их на дополнительном валу, расположенном параллельно эксцентри­ ковому и вращающемся с одинаковой с ним частотой, но в проти­ воположном направлении (рис. 28, в и г ) .

Грузы на дополнительном и эксцентриковом валах подбирают так, чтобы возникающие при их вращении центробежные силы С

были равны между собой, а каждая из них была равна половине

Вмертвых положениях (рис. 28, в) силы С и сила Р направлены

впротивоположные стороны и уравновешиваются. При повороте вала на 90° сила Р становится равной нулю, а силы С направлены

впротивоположные стороны и полностью уравновешиваются

(рис. 28, г).

Вес грузов подсчитывают по формуле (62), которая приводится к виду

2/nrp(oVrp = moA4,

или

Обычно на каждом валу помещают по два груза, располагая их симметрично относительно эксцентриков; тогда в уравнение (63)

47

следует внести уточнение

Силы инерции решетного стана, прямолинейные колебания которого возбуждаются эксцентриком, можно уравновесить пло­ скими пружинящими опорами. Для этого необходимо, чтобы сила упругости изогнутых опор в крайних положениях решетного стана была равна силе инерции

пружинами возможно только для той частоты колебаний решет­ ного стана, для которой они рассчитаны. Следует также отметить, что воспринимаемая пружинами сила инерции полностью пере­ дается на неподвижную раму в месте заделки пружинных опор. Поэтому такой вид уравновешивания применим только при за­ делке опор на нижнем брусе рамы и надежном креплении бруса на фундаменте.

При гирационных колебаниях решетный стан движется по круговой траектории и силы инерции легко и полностью уравно­ вешиваются противовесами, размещенными на эксцентриковом валу.

Мощность в кВт, потребную для работы решетного стана с прямолинейными колебаниями от эксцентрикового привода, ориентировочно можно определить по формуле

Работа двигателя, приводящего в движение решетный стан, расходуется на сообщение качающимся массам кинетической энер­

гии Эта работа затрачивается в первой половине каждого

хода стана и теоретически должна возвращаться качающимися массами во второй половине хода. Но фактически этого не проис­ ходит, так как эксцентриковый механизм вследствие самотормо­ жения не может передавать энергию от стана эксцентриковому валу.

Приняв, что вся затраченная энергия расходуется на преодо­ лен и е сопротивлений, получим работу в кгс-м, расходуемую

48

в течение одного оборота вала,'

где г) — к. п. д. передаточного механизма.

Подставив в последнюю формулу вместо работы Т ее значение из уравнения (67), предварительно заменив А выражением А =

гается изгибу. Изогнутую подвеску можно рассматривать, как две балки, закрепленные одним концом и на­

груженные каждая силой Р на расстоянии И2 от закрепленного

конца (рис. 29). Стрела прогиба 'балки равна половине ампли­ туды А колебаний решетного стана.

Уравнение для стрелы прогиба такой балки имеет вид

А_ Р(4 Г

2 3EJ

ИЛИ

-PV3

(68.)

12EJ

где А — амплитуда колебаний в см; Р — сила изгиба подвески в кгс;

/ — д л и н а п о д в ески м е ж д у к р е п л е н и я м и в См;

Е — модуль упругости, -равный для дуба 105 кгс/см2;