CC BY
94
УДК 630*232.315.4
АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ЗАГРУЗОЧНО-ДОЗИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ В ЛЕСНОМ И СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВАХ И. С. Абрамова, А. В. Кочегаров
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
В лесном хозяйстве созданы питающие устройства штифтового, шнеково-щеточного и других типов, основная задача которых - в повышении эффективности процесса обескрыливания семян в стадии подачи малосыпучей исходной смеси из бункера в рабочую камеру обескрыливающего устройства. Однако применяемые шлицевые (в машинах СУМ-1 и ОС-1) [1, 2, 3, 4, 5] и штифтовые (в МОС-1 и МОС-1А и др.) (рис. 1, 2) питатели показали невысокую эффективность [6, 7].
Рис. 1. Схема бункера с дозатором в
машине МОС-1А 1 - загрузочный бункер, 2 - дозатор, 3 - заслонка, 4 - барабан обескрыливателя
2
3
Рис. 2. Схема бункера семяочистительной машины СУМ-1 1 - загрузочный бункер, 2 - секторный дозатор, 3 - барабан обескрыливателя
Так экспериментальными исследованиями [8, 9, 10, 11] установлено, что питатели этих машин неравномерно подают исходную смесь (особенно малосыпучую), травмируют семена при подаче (дробление, смятие и т.д.), забивают выгрузное отверстие семенами (прекращение подачи и технического процесса очистки). Питатели шнеково-щеточного типа, обеспечивая на 50-55 % полноту отделения крылаток от семени в стадии подачи, не могут равномерно и непрерывно подавать в небольших количествах чистые семена на рабочие поверхности сортирующего устройства.
Существенным недостатком этих машин является неудовлетворительная работа питающего устройства. Машина
1
МОС-1 была модернизирована и в настоящее время серийно выпускается семяочи-стительная машина МОС-1А. Одним из ее отличий является изменение в конструкции загрузочного бункера, в частности из загрузочного бункера был удален штифто-вый ворошитель (питатель). Но эти изменения не оказали существенного влияния на улучшение показателя равномерной и дозированной подачи семенного материала из бункера.
Анализ конструкций обескрыливающих устройств непрерывного и периодического действий и конструкций комбинированных семеочистительных машин показывает, что у них имеется общий недостаток: отсутствие эффективных дозаторов, от работы которых зависит качество и производительность процесса отделения семян от крылаток, очистки и сортирования семян. Вибродозаторы, хорошо зарекомендовавшие себя с сыпучей средой, сложно вписываются в технологическую схему семяочистительных машин, так как ими сложно добиться равномерной и дозированной подачи семенного материала на рабочий орган машины еденицу времени. Во многих конструкциях обескрыливате-лей и семяочистительных машин в конструкциях бункеров дозаторы вообще отсутствуют. Это является одной из причин некачественной и малоэффективной работы загрузочно-дозирующих устройств.
В машине (рис. 3) для вторичной очистки и калибрования лесных семян использован питатель в виде щеточного барабана, расположенного над выпускной щелью бункера (а.с. № 1424874) [12, 13].
1-
-Х^——1—-А -- г г
III
Рис. 3. Схема бункера с дозатором в
установке а.с. №1424874 1 - загрузочный бункер, 2 - щеточный дозатор
Недостаточно высокое качество очистки и сортирования семян в данной машине связано с тем, что питатель не обеспечивает равномерной строго дозированной подачи на сортировальные решета семенного материала. Кроме того, при избыточной подаче происходит скопление семенного материала на верхнем решете, часть семян, перемещаясь по решету, не успевает пройти через его отверстия и вместе с крупными примесями уходит в отходы. Для уменьшения потерь приходится осуществлять повторную сортировку. При зависании семенной массы в загрузочном бункере питатель подает на решето малое количество исходного материала, что снижает производительность машины. Существенным недостатком питателя является то, что он находится в загрузочном бункере и при вращении воздействует практически на всю семенную массу, чем несколько изменяет ее свойства (шлифовка, повышение сыпучести и так далее), травмируются семена и, главное, не обеспечивается строго дозированная подача семян. Кроме того,
многократное перемешивание всей массы в бункере увеличивает энергоемкость процесса загрузочно-подающего устройства.
В конструкции (рис. 4), патент № 2167725 [14] питатель отсечен от семенной массы специальной наклонной перегородкой (днищем), нижняя часть которой имеет форму питателя, а в зоне выпускного отверстия установлена регулировочная заслонка, выполненная в виде гребенки, которая имеет возможность изменения положения вокруг своей оси. Это позволяет питателю взаимодействовать с прутками гребенчатой заслонки, вычесывая небольшую порцию семян. Прутки имеют овальную форму для того чтобы изменять зазор между ними с учетом неоднородности семенной массы и размерных характеристик семян. Устройство хорошо зарекомендовало себя, но применяется только для решетных машин.
1 - бункер, 2 - днище, 3 - вал, 4 - барабанный дозатор
Загрузочный бункер (рис. 5) машины для обескрыливания и выделения из плодов-
бобов лесных семян [15] включает в себя закрепленный у большего основания рабочий диск со штифтами на его поверхности, шнековый питатель, на конце вала которого установлена крыльчатка с Г-образными лопастями и прикрепленными к ним щеточными элементами, отличающийся тем, что штифты на поверхности рабочего диска размещены по образующей синусоиды, причем расстояние между штифтами сопоставимо с размерами обрабатываемых плодов-бобов. Имеет основное предназначение сборки плодов с обескрыливанием семян, дозирование происходит за счет шага щеточного шнека.
Рис. 5. Загрузочный бункер с обескрыливающе-дозирующим устройством 1 - бункер; 2 - стенки обескрыливателя; 3 - шнековый дозатор; 4 - крыльчатки;
5 - Г-образные лопасти; 6 - щеточные элементы
Анализ конструкций подающих устройств в лесном хозяйстве показал, что они не в полной мере отвечают требованиям по равномерной и дозированной подаче семенного материала на рабочий орган машины, а также травмируют семена. Применяемые питатели штифтового и
шнеково-щеточного типа (рис. 6) не отвечают данным требованиям по равномерной и дозированной подаче.
В сельском хозяйстве имеется значительное количество подающих устройств в виде питателей-дозаторов, которые используются в зерноочистительных машинах и сепарирующих устройствах различных конструкций, а также в качестве высевающих аппаратов.
Рис. 6. Схемы питателей, применяемых в лесных семяобрабатывающих машинах: 1 - секторный, 2 - штифтового типа, 3 - шнеково-щеточного типа
Например, одна из зерноочистительных машин [16] (рис. 7) снабжена питателем-дозатором, который содержит устанавливаемый над верхней частью наклонной поверхности загрузочный бункер 1, перемещающийся по вертикали и горизонтали специальными устройствами 2, 3. Поток сыпучего материала, подаваемого из загрузочного бункера, регулируется с помощью окон 5 в нижней части бункера за-
слонкой 6, крепящейся к бункеру. В этой конструкции подача семян из загрузочного бункера через выпускное окно осуществляется самотеком, отсюда велика возможность забивания последнего семенами, что снижает производительность работы питателя-дозатора зерноочистительной машины.
Рис. 7. Питатель-дозатор
В высевающем аппарате [17] (рис. 8), содержащем бункер 1 с выгрузочным окном 2, верхний срез окна расположен не выше горизонтали, проходящей через ось вращения высевающего барабана 3. Данная конструкция имеет недостатки: во-первых, из-за отсутствия вибрационного воздействия на семенную массу оказывается неработоспособным выгрузочное окно; во-вторых, постоянное контактирование высевающего барабана с семенами в камере забора травмирует семена.
Рис. 8. Высевающий аппарат с дозатором для равномерного высева
В сепараторе сыпучих материалов питатель-дозатор состоит из прямоугольного бункера 1, регулирующей 2 и питающей пластин 3. Регулирующая пластина 2 выполнена подпружиненной, питающая пластина 3 гибкая и установлена с возможностью изменения радиуса кривизны [18] (рис. 9).
к? СГ> Си ^
Рис. 9. Питатель-дозатор
Анализ данной конструкции питателя-дозатора показывает, что при отсутствии вибрационного воздействия на семенную массу данное устройство может оказаться
неработоспособным, так как в нижней части произойдет забивание выпускного отверстия.
Таким образом, в сельском хозяйстве для подачи и дозирования семенного материала в настоящее время используются различные загрузочно-дозирующие устройства, но по сравнению с устройствами для подачи мелких лесных семян в семяо-чистительных машинах лесного хозяйства они имеют несколько другое целевое назначение, большие размеры и массу, а также высокую производительность. Однако следует отметить, что технологические схемы и конструктивные особенности дозирующих и подающих устройств сельского хозяйства заслуживают определенного внимания и могут быть использованы в лесных семяобрабатывающих машинах, но работающих с более крупными породами семян, чем семена хвойных пород (ель, сосна, лиственница).
Приведенный анализ исследований процесса подачи и дозирования семенного материала показал, что имеется ряд экспериментальных работ по обоснованию рабочих процессов и режимов работы подающих устройств. Однако использование для этих целей устройств шлицевого, штифтового пшеково-щеточного и других типов, применяемых в машинах СУМ-1, ОС-1 и МОС-1, показали невысокую эффективность, так как основная задача этих устройств - отделение семян от крылаток в стадии подачи. Ранее проводимые исследования показали, что они неравномерно подают исходную смесь (особенно малосыпучую), травмируют семена при подаче (дробление, смятие и т.д.), забивают вы-
грузочные отверстия семенами. Также следует отметить, что во многих конструкциях питатель размещен в самом бункере и практически взаимодействует со всей семенной массой, что приводит к травмированию семян.
Используемые конструкции бункеров с питателями в различных отраслях обеспечивают удовлетворительную подачу семенного материала. Однако они не отвечают специфическим условиям работы с хрупкими семенами лесных хвойных пород и не могут быть применены для работы в семяочистительных машинах. Кроме того, имеющиеся аналитические зависимости и экспериментальные данные ряда авторов для определения количества подаваемого семенного материала не отвечают требованиям по созданию загрузочно-дозирующих устройств для равномерной и строго дозированной подачи, так как не учитывают особенности семенного материала: строение, размер, форму и ряд других физико-механических свойств.
Библиографический список
1. Кочегаров А.В. Обоснование конструкции и параметров бункера-дозатора решетной установки: дис. ... канд. техн. наук. - Воронеж, 2002 г.
2. Метальников М.С. Машины и приспособления для сбора и обработки лесных семян // Механизация сбора и обработки лесных семян, выращивание посадочного материала. Лесовосстановления и защит лесоразведения: лекции. М., 1980. С. 177192
3. Модернизация семяочистительной машины МОС-1А: отчет о НИР (заключ.) / Воронеж. лесотехн. ин-т; рук. и ответств. исполн. Л.Т. Свиридов. - № ГР 10.92.002550.- Воронеж, 1991. 43 с.
4. Нартов П.С. Механизация очистки и предпосевной обработки лесных семян // механизация и автоматизация лесохоз. Пр-ва: обзор. Информ. - М.: ЦБНТИлесхоз, 1979. Вып. 3. 32 с.
5. Свиридов Л.Т. Способы, устройства и исследования по обескрыливанию семян (состояние вопроса и перспективы); ВЛТИ. Воронеж, 1987. 42с. Деп. В ЦБНТИлесхоза 2.11.87. №632-ЛХ
6. Свиридов Л.Т. Состояние и перспективы развития лесных семяочисти-тельных машин // Вопросы комплексного использования лесосырьевых ресурсов: межвуз. сб. ст. Воронеж, 1990. С. 107-111.
7. Филин М.И. Машина для обескры-ливания семян сосны и ели // Лесн. хоз-во. 1983. №10. С. 66-67.
8. Свиридов Л.Т. Повышение эффективности механизированной обработки семян хвойных пород: дис. ... д-ра техн. Наук / МЛТИ. М., 1992. 576 с.
9. Ас. 665851 СССР, МКИ А0Ш23/00 Машина для обескрыливания лесных семян / П.С. Нартов, Л.Т. Свиридов, Ю.И. Полупарнев. - заявл. 22.02.78. -опубл. 23.01.82. бюл. №3. 4 с.
10. Полупарнев Ю.И. Исследование технологического процесса обескрылива-ния лесных семян // Машины и оборудование для механизации лесозаготовок и лес. хоз-ва. Межвуз. сб. науч. тр. Л.; 1979. №5. С. 55-58.
11. Повышение технологического уровня машин лесного комплекса // Материалы всерос. науч.-практ. конф. - Воронеж: ВГЛТА, 1999. 205 с.
12. A.c. 1425874 СССР, МКИ3 В07 В1/28 Машина для очистки и колебровки семян / Л.Т. Свиридо, Ю.И. Полупарнев, А.П. Андреев, В.А. Иванов (СССР). -№4095076/29-03; заявл. 14.07.86. - опубл. 23.09.88. бюл. № 35. 4 с.
13. Разработка установки для калибровки и сортировки семян сосны, ели и лиственницы: Отчет о НИР (заключ.)/ВЛТИ: Рук. и отв. исп. Л.Т. Свиридов. - № ГР01.88.00 7264. - Воронеж, 1988. - 149 с.
14. Пат. №2167725 РФ, МПК В07В1/28, В07В1/46 Машина для очистки и колеброваки семян / Л.Т. Свиридов, А.В. Кочегаров, О.М. Костиков. - заявл. 28.06.1999. - опубл. 27.05.2001.
15. Пат. №47618 РФ МПК A01G23/00 Загрузочный бункер машины для обескры-ливания и выделения из плодов-бобов лесных семян / Л.Т. Свиридов, В.С. Быков, А.Н. Гомилин, Н.Д. Гомзяков, В.В. Ткачев. - заявл. 08.02.2005. - опубл. - 10.09.2005.
16. А.с. 1699666 СССР, В07 Дозатор-распределитель зерноочистительной машины / А.А. Лопан, А.С. Архипов, А.В. Маслаков (СССР). - №4724215/03; заявл. 26.07.89. - опубл23.12.91. бюл. №47. 4 с.
17. А.с. 2020785 СССР, А01С7/04. Высевающий аппарат / А.И. Манийленко (СССР). - №4718648/15; заявл. 30.09.89. -опубл. 15.10.94. бюл. №19. 4 с.
18. Ас. 1787583 СССР, МПС В07В123/16 Питатель-дозатор к сепаратору сыпучих материалов / В.М. Дринча, Е.И. Кучер (Россия). - 4848710 (03); заявл. 0907.90. - опубл. 15.01.93. бюл. №2. 4 с.
