CC BY
91
УДК 630*232.315.4
АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ УСТРОЙСТВ, РАБОТАЮЩИХ С СЫПУЧИМИ
МАТЕРИАЛАМИ И. С. Абрамова, А. В. Кочегаров
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
dmig@vglta.vrn.ru
При проектировании и разработке машин необходимо руководствоваться следующими требованиями [1, 2]:
- обеспечить высокую прочность деталей способами, не требующими увеличения их массы;
- сокращать объем механической обработки деталей;
- широко применять стандартные и унифицированные детали, узлы и агрегаты;
- придавать металлоконструкциям высокую жесткость;
- вводить упругие элементы в узлы, работающие при циклических и динамических нагрузках;
- вводить автоматические регуляторы, предохранительные и предельные устройства, исключающие возможность эксплуатации машин на опасных режимах;
- вводить одноразовую сезонную смазку трущихся деталей;
- уменьшить (массу) машины за счет увеличения компактности конструкции, применения рациональных кинематических и силовых схем, легких сплавов и неметаллических материалов;
- обеспечить максимальную технологичность изготовления машин, увеличивать их надежность;
- сосредотачивать органы управления и контроля по возможности в одном месте;
- делать доступными и удобными для осмотра узлы и механизмы, нуждающиеся в периодической проверке;
- создавать оптимальные условия для операторов, обслуживающих многооперационные машины.
- обеспечивать высокую наработку на один отказ машины и гарантию на установленный срок.
Подающие устройства, устанавливаемые в загрузочных бункерах, являются первоначальным звеном любого технологического процесса, связанного с обработкой и посевом лесных семян. Их задача состоит в том, чтобы непрерывно и равномерно подать исходную смесь на рабочие органы соответствующего устройства для последующей обработки семян. От качества работы этих устройств зависит эффективность всего технологического процесса.
На сепарирующие рабочие поверхности семенной материал подается из приемной камеры - бункера семеобрабатываю-щей машины. Объем бункера определяется часовой производительностью машины, наклон боковых стенок не должен быть меньше угла трения семенной массы по материалу стенок [3]. Выход семенного материала из бункера осуществляется самотеком или принудительно - питателем. Тип питателя (ленточный, пластинчатый, плунжерный, вибрационный, тарельчатый,
шнековый, барабанный, гравитационный) определяется свойствами материала и условиями работы (таблица). Каждый пита-
тель допускает регулирование расхода изменением одного или нескольких параметров.
Таблица
Схема загрузочно-дозирующих устройств
В современных семяобрабатываю-щих машинах применяются различные типы питателей. При классификации загру-зочно-питающих устройств с точки зрения их применяемости к условиям обработки семян необходимо основываться на свойствах материала, типе питателя и дозатора, характеристике работы питателей, органа регулирования (настройки). Подающие устройства, предназначенные для семенного материала, должны учитывать его специфику (живой организм) и сохранять биологическую ценность семени. Схемы загрузочно-подающих устройств отечественных и зарубежных семяобрабатываю-щих машин представлены в табл. [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12].
Анализ существующих конструкций загрузочно-подающих устройств показал, что подающие органы в машинах для первичной и вторичной очистки имеют свои особенности, учитывающие свойства подаваемого материала. Для подачи на первичную очистку (семена с плохими сыпучими свойствами) используются различного рода ворошители и принудительная подача шнеком или подвижным дном (табл.) (6, 8, 9, 11). Для вторичной (материал с более высокими сыпучими свойствами) - барабанные питатели. Для окончательной обработки семян - самотеком (гравитационные питатели). Анализ поступления семян на сепарирующие рабочие органы показал необходимость совершенствования загрузочных устройств.
Питатели с принудительным способом подачи можно разделить на следующие группы: с тяговым органом (транспортерные, ленточные, пластинча-
тые и цепные), с комбинированным движением (качающиеся, плунжерные и маятниковые) и вращающиеся (винтовые, барабанные) [13, 14, 15, 16, 17].
Ленточные питатели (рис. 1) применяются в основном для подачи мелких и средних по размерам частиц.
Рис. 1. Схема ленточного питателя
Они обеспечивают высокую равномерность в том случае, если находящийся в бункере материал не оказывает активного давления на ленту. Однако питатели ленточного типа являются сложными по конструкции и занимают большой объем, что затрудняет их использование в малогабаритной машине для вторичной очистки и сортирования семян хвойных пород.
Пластинчатые питатели (рис. 2) используются для подачи насыпных материалов, когда давление в бункере передается непосредственно на полотно питателя.
метричных колебаний по прямолинейной траектории.
Приводные звездочки б
Рис. 2. Пластинчатый питатель: а - схема горизонтального питателя, б - схема расположения питателя под углом
Несущим органом является настил, состоящий из смежно расположенных перекрывающих друг друга стальных пластин, жестко связанных с цепями. Их конструкция способствует измельчению транспортируемого материала благодаря скорости движения цепей, форме пластины и взаимному трению частиц материала, что недопустимо для семян. Применение пластинчатых питателей в машинах для вторичной очистки и сортировки лесных семян из-за повышенной металлоемкости и сложности в эксплуатации нецелесообразно.
Качающиеся (вибрационные) питатели (рис. 3), рабочим органом которых является подвижной стол, работают по принципу поступательно-возвратных сим-
б
Рис. 3. Качающиеся (вибрационные) питатели:
а - с подвижным дном, б - встряхивающий
Используются для равномерной подачи хорошо сыпучих мелких и крупных материалов [18]. Основные узлы - бункер и установленное под углом к горизонту дно, которое с помощью кривошипного механизма совершает возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости. Производительность питателя регулируется величиной выгрузной щели, изменением характера колебания днища и частотой колебаний. Недостатком качающегося колебателя является то, что им сложно обеспечить дозировку семенного материала в малых количествах. Также питатель требует больших энергетических затрат.
Плунжерный питатель с рабочим ор-
ганом в виде поршня, проталкивающего поступающий материал из бункера по неподвижному столу (рис. 4), используется для хорошо сыпучих материалов и имеет малую производительность. При проталкивании семенного материала по неподвижному столу плунжерным питателем из бункера происходит защемление и смятие семян в пространстве между дном и плунжером, что отрицательно влияет на дальнейшее развитие семенного плода.
Рис. 4. Плунжерный питатель
Маятниковые питатели, рабочим органом которых является качающийся на шарнире затвор, попеременно открывающий и закрывающий выпускное отверстие бункера (рис. 5), имеют сравнительно малое использование, ввиду малой точности дозирования. Подача (дозировка) регулируется изменением амплитуды качания заслонки.
б
Рис. 5. Схема маятникового питателя: а - лотковый, б - секторный
Шнековые питатели имеют несколько видов [1] шнеков: сплошной, фасонный, ленточный, лопастной и др. Все эти виды представляют класс винтовых шнековых питателей (рис. 6), основанный на принципе извлечения материала из бункера при осевом перемещении вдоль.
Рис. 6. Схема шнекового питателя с наклоном
Тарельчатые питатели (рис. 7) получили распространение в машинах для вне-
сения удобрений, а также в сеялках, сажалках, подкормщиках. Принцип их действия сводится к отбрасыванию скребком материала с плоскости горизонтально вращающегося диска, расположенного под выпускным отверстием бункера. Эти питатели выполняются как без побудителей, так и с побудителями в виде сводоразру-шающего листа. К преимуществам тарельчатых питателей следует отнести легкость регулирования подачи и высокую точность дозирования.
Рис. 7. Схема тарельчатого питателя: 1 - подъемный манжет, 2 - скребок, 3 - приемное устройство, 4 - вращающийся диск
Разбрасывание семян тарельчатым питателем недопустимо, т.к. от бункера с питателем в решетной установке требуется равномерная и строго дозированная подача семенного материала по всей длине и ширине решета.
Барабанные питатели (рис. 8) пред-
ставляют собой бункер с вращающимся под выпускным отверстием барабаном. При вращении питателя материал увлекается силой трения и равномерно высыпается через выпускную щель бункера. Конструктивно питатели выполняются с цилиндрическими гранеными и лопастными барабанами.
б
Рис. 8. Барабанные питатели с цилиндрическим барабаном: а - с опущенным барабаном, б - с предохранительной заслонкой
Область действия таких питателей очень велика и их использование охватывает достаточно широкие области народного хозяйства, где применяются разнообразные материалы. Барабанные питатели наиболее просты в изготовлении и более точны при дозировке, однако если рабочая поверхность питателя, контактирующая с
семенами, не будет оснащена эластичным материалом, то при вращении питателя семена будут повреждаться.
Библиографический список
1. Бартенев И.М. Расчет и проектирование лесохозяйственных машин / Воронеж: ВГЛТА, 2010. 338 с.
2. Кочегаров А.В. Теоретическое исследование процесса подачи очищаемого материала щеточным питателем. - Воронеж: ВГЛТА, 2001. - 44с. - Деп. В ВИНИТИ 26.06.01; №1512 - В2001.
3. Кочегаров А.В. Обоснование конструкции и параметров бункера-дозатора решетной установки: дисс. ... канд. техн. наук. - Воронеж, 2002 г.
4. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин / под ред. М.И. Клецкина. М.: Машиностроение. Т.2. 1967.
5. Зерноочистительные машины. Конструкции, расчет, проектирование и эксплуатация / М.: Машгиз, 1961.
6. Грошев В.Н. Автоматическое регулирование подачи и распределения зерна в поточных линиях сельскохозяйственных зерно пунктов: автореф. дис.канд. техн. наук. - М, 1970.
7. Демон Г.С., Петренко А.А. Новые конструкции машин для очистки свежеуб-ранного зерна // Сообщения и рефераты ВНИИЗ. М., 1962. Вып. 4.
8. Кожуховский И.Е. зерноочистительные машины. Конструкция, расчет и
проектирование / М.: Машиностроение, 1965.
9. Ульрих Н.Н. Дифференциальный метод анализа и фрикционный способ очистки и сортирования // Вестник сельскохозяйственной науки. 1985. №7. С. 129-136.
10. Цыбаев Д.В. Обоснование и оптимизация параметров семяпроводной системы и распределителя для поверхностно-разбросного способа посева семян хвойных пород в лесных питомниках. дисс. ... канд. техн. наук. Воронеж, 2001. 208 с.
11. Климов О.Г. Дозирующее устройство разбрасывателя мульчи и удобрений // лес. Хоз-во. 1981. №12. 46 с.
12. Дмитриев В.Ф. Бункерный питатель-дозатор кормов // Техника в сел. хоз-ве. 1985. С. 55-57.
13. Рогинский А.И. Дозирование сыпучих материалов / М.: Химия, 1978. 128 с.
14. Алферов К.В. Бункеры, затворы, питатели. Основы проектирования и расчета. - М. -Л.: Машиз, 1946. 178 с.
15. Зенков Р.Л., Гриневич Г.П., Исаев В.С. Бункерные устройства / М.: Машиностроение, 1977. 223 с.
16. Орлов С.П. Дозирующие устройства / М.: Машиностроение, 1966. 288 с.
17. Алферов К.В. Установление основных параметров оборудования современных бункерных устройств: Дис. . д-ра техн. наук. М., 1947. 578 с.
18. Алферов К.В., Зенков Р.Л. Бункерные установки / М.: Машгиз, 1955. 303 с.
19. Гячев Л.В. Исследование движе- сечения // Механизация и электрофикация
ний сыпучего тела в трубе переменного сел. хоз-ва. 1965. №4.
