CC BY
1
The issue of improving the mechanization of planting work is being considered by creating combined machines that simultaneously provide soil cultivation and planting seedlings. A description of the design and operating principle of the experimental model of the MAP-1 machine with a milling tillage implement and automatic feeding of seedlings is given, and the test results of the experimental model of the machine are also given.
Key words: cuttings, seedlings, planting, mechanization, machines, testing, design.
Orlovskiy Sergey Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, orlovskiysergey@mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Krasnoyarsk State Agrarian University,
Karnaukhov Andrey Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, karnaukhov.ai@mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Reshetnev Siberian State University of Science and Technology,
Voinash Sergey Aleksandrovich, junior researcher, sergey_voi@mail. ru, Russia, Rubtsovsk, Rubtsovsk Industrial Institute (branch) of Polzunov Altai State Technical University,
Melshina Evgenia Mikhailovna, student, [email protected], Russia, St. Petersburg, St. Petersburg State Technological Institute
УДК 621.927
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-551-552
К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ КОНСТРУКЦИИ РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА МЕЖВАЛЬЦОВОГО
УСТРОЙСТВА ДВУХВАЛЬЦОВОГО СТАНКА
Н.Н. Белина, В.Л. Кегелес, В.В. Юнин, А.Г. Шерстюков, И.В. Момотов
Проведен обзор предлагаемого оборудования для измельчения растительного сырья. Рассмотрены конструкции двухвальцовых станков, в том числе с межвальцовым устройством. Общим недостатком рассматриваемого оборудования для измельчения растительного сырья является снижение производительности станка и эффективности его работы при изменении физико-механических свойств или вида перерабатываемого продукта. Для сохранения оптимальных условий переработки измельчаемого продукта предложена усовершенствованная конструкция привода межвальцового устройства, позволяющая изменять скорость движения ленты межвальцового устройства в соответствии с изменяющимися физико-механическими свойствами продукта за счет использования многоступенчатого блока звездочек, фиксирующихся на едином валу, и имеющих различное количество зубьев. Указанная конструкция обеспечивает изменение передаточного числа цепной передачи, а, следовательно, и скорость движения ленты межвальцового устройства в пределах, обеспечивающих оптимальность процесса переработки сырья.
Ключевые слова: привод межвальцового устройства, блок звёздочек, цепная передача.
Разработка и совершенствование оборудования для измельчения продуктов растительного происхождения, в частности зерновых культур. продолжает оставаться актуальным, особенно в условиях импортозамещения. Для выявления тенденций в разработке конструкций перерабатывающего оборудования был проведен обзор имеющихся публикаций, в том числе патентов на изобретения и полезные модели РФ за последние 15 лет. Вопросам усовершенствования и разработки оборудования для измельчения зерна посвящены работы [1-3], в которых рассматривается возможность получения муки из гречневой крупы или риса, а также из нетрадиционных культур, например, амаранта, тритикале, и смеси, например зерна ржи, семян льна и тритикале [4-9]. Разрабатываются и усовершенствуются конструкции станков, а также отдельных устройств, предназначенных для измельчения зерна [10-13].
Целью работы является разработка конструкции регулируемого привода межвальцого устройства двух-вальцого станка.
Для повышения степени измельчения продукта при снижения кратности процесса его дробления могут использоваться различные устройства увеличивающие зону активной деформации продукта в прессовом канале, образованного рабочими поверхностями вальцов, с одновременным улучшением условий захвата продукта на переработку.
В частности, с целью усовершенствования конструкции вальцового станка является использование межвальцового устройства, выполненного в виде размещенных между рабочими поверхностями вальцов диска [14] или бесконечной ленты [15]. Использование межвальцовых устройств такого типа позволяет не только увеличить зону активной деформации продукта в прессовых каналах, но и улучшить условия его захвата на переработку, что приведет к повышению степени измельчения продукта за один проход.
Общим недостатком рассмотренных конструкций вальцовых станков является то, что при изменении физико-механических свойств перерабатываемого продукта или при переходе на иной материал эффективность станка и, следовательно, его производительность снижаются, так как параметры процесса дробления продукта в этом случае не будут оптимальными.
При этом использование диска в качестве межвальцового устройства двухвальцового станка по нашему мнению является нецелесообразным ввиду значительных габаритов указанного устройства.
Таким образом, в целях повышения глубины переработки зерна при изменении его физико-химических свойств была предложена конструкция ленточно-вальцового станка, защищенная патентом на полезную модель РФ [16-18]. Схема станка представлена на рисунке 1.
12 10 8 9 7 3 4
направляющий диск, 5 - цепь, 6 - бесконечная лента, 7 - натяжная звездочка, 8 - шток, 9 - упругий элемент, 10 - винтовая пара, 11,12 - направляющие диски, 13 - механизм привала-отвала
Особенностью конструкции рассматриваемого ленточно-вальцового станка является межвальцовое устройство в виде бесконечной ленты, ширина которой равна ширине мелющих валков, состоящей из плоских, шар-нирно соединенных между собой сегментов. Межвальцовое устройство приводится в движение приводом, состоящим из цепной передачи от блока звездочек 1, закрепленного на валу мелющего валка 2, который в свою очередь приводится в движение приводом, состоящим из ременной и конической передач.
Бесконечная лента совершает поступательное движение за счет использования направляющего диска 4, которому сообщает вращение цепная передача 5. При измельчении одного типа сырья лента движется с расчетной скоростью, которая зависит от вида измельчаемого сырья. При изменении типа сырья или его физико-химических свойств эффективность работы станка и его производительность снижаются.
Для основного типа сырья, на переработку которого проектируется рассматриваемый станок, расчет цепной передачи производится с учетом той скорости движения бесконечной ленты, которая оптимальна для переработки продукта с конкретными физико-механическими свойствами. Зная скорость движения ленты и основные размеры направляющего диска, а также передаточное отношение цепной передачи, определяется ее межосевое расстояние, длина цепи. Выбирается цепь, которая проверяется по допускаемому давлению в шарнире, с обязательным соблюдением условия прочности цепи (1) и по коэффициенту запаса прочности (2)
Ро < [po], (1)
где po - действительное давление в шарнире цепи, рассчитанное с учетом коэффициентов эксплуатации, Н/мм2; [po] - допускаемое давление в шарнире цепи, определяемое по требуемой окружной скорости вращения вала, Н/мм2;
s > [s], (2)
где s - расчетный коэффициент запаса прочности; [s] - допускаемое значение коэффициента запаса прочности;
Далее рассчитываются геометрические параметры ведущей и ведомой звездочек, определяются силы давления цепи на валы.
Особенностью конструкции предлагаемого привода межвальцового устройства является возможность регулирования скорости движения бесконечной ленты, что позволяет использовать один и тот же станок для измельчения различных типов сырья или изменении его физико-механических свойств.
Изменение скорости ленты достигается за счет использования многоступенчатого блока звездочек, фиксирующихся на едином валу, и имеющих различное количество зубьев. Данная конструкция обеспечивает изменение передаточного числа цепной передачи в требуемых пределах, за счет чего изменяется частота вращения ведомого вала, на котором крепится направляющий диск 4, обеспечивающий движение бесконечной ленты с оптимальной скоростью.
Параметры каждой из звездочек, входящих в блок, рассчитываются в зависимости от требуемой скорости движения ленты при измельчении конкретного продукта. Зная скорость движения ленты и основные размеры направляющего диска, определяется требуемая частота вращения вала направляющего диска, далее рассчитывается новое значение передаточного отношения цепной передачи, так как частота вращения ведущего вала остается неизменной. Кроме того, остается неизменной и длина цепи. Зная новое значение передаточного отношения определяется число зубьев и геометрические параметры ведомой звездочки, входящей в блок.
Необходимо отметить, что при использовании блока звездочек, закрепленных на едином валу, и ведомой звездочки, закрепленной на валу направляющего диска, может наблюдаться перекос цепи, вследствие чего нарушится работоспособность цепной передачи. Для устранения данного недостатка предлагается использовать втулки 6, указанные на рис. 2, позволяющие точно позиционировать ведомую звездочку на валу относительно требуемой звездочки из блока, что позволит избежать перекоса цепи при переводе станка на измельчение сырья с измененными физико-механическими свойствами.
Использование блока звездочек позволит изменять скорость движения бесконечной ленты в требуемых
пределах.
Так как при перебросе цепи с одной ведомой звездочки блока на другую, имеющую меньшие геометрические размеры, будет происходить провисание цепи, то для сохранения натяжения цепи для обеспечения работы цепной передачи на станине станка при помощи винтовой пары закреплен механизм натяжения холостой ветви цепи,
состоящий из натяжной звездочки и штока, снабженного упругим элементом. Переброс цепи на звездочку их блока и перемещение ведомой звездочки на валу осуществляется вручную.
1 2
передача, 3 - коническая передача, 4 - блок звездочек цепной передачи, 5 - ведомая звездочка цепной передачи,
6 - втулки
Таким образом, в работе проведен анализ имеющихся конструкций станков для измельчения продуктов растительного происхождения. Предложена конструкция регулируемого привода межвальцового устройства ленточ-но-вальцового станка, содержащая блок сменных звездочек, использование которого позволит изменять скорость движения бесконечной ленты межвальцового устройства для создания оптимальных условий переработки данного материала с обеспечением требуемых кратности переработки продукта и степени измельчения материала при использовании одного и того же станка при изменении типа перерабатываемого сырья или изменении его физико-химических свойств.
Список литературы
1. Гафин М.М. Вальцовые и молотковые дробилки: преимущества и недостатки // Приоритетные научные исследования и инновационные технологии в АПК: наука - производству : материалы Национальной научно-практической конференции, Волгоград, 29 октября 2019 года. Том 1. Волгоград: Волгоградский государственный аграрный университет, 2019. С. 324-328. EDN BDWICG.
2. Пидалин М.А. Процесс измельчения зерна в муку и вальцовые станки для его реализации / М. А. Пида-лин, А. В. Майоров // Аллея науки. 2018. Т. 4, № 9(25). С. 112-116. EDN YPSZVR.
3. Fedotov V.A. Application of the information measuring system to improve the feeding mechanism of a roller machine / V. A. Fedotov, P. V. Medvedev, S. Y. Solovykh // Journal of Physics: Conference Series : International Conference "High-Tech and Innovations in Research and Manufacturing," HIRM 2019, Krasnoyarsk, 06 мая 2019 года. Vol. 1353. Krasnoyarsk: Institute of Physics Publishing, 2019. P. 012079. DOI 10.1088/1742-6596/1353/1/012079. - EDN PRRVNA.
4. Получение высокодисперсной гречневой муки для детского питания с применением инфракрасной обработки / В. В. Кирдяшкин, Р. Х. Кандроков, А. А. Андреева, В. И. Щебелев // Хранение и переработка сельхозсы-рья. 2020. № 4. С. 43-54. DOI 10.36107/spfp.2020.357. EDN GZKFHB.
5. Шмалько Н.А. Плющение зерна амаранта на вальцовом станке / Н. А. Шмалько, С. О. Смирнов // Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48, № 1. С. 99-107. DOI 10.21603/2074-9414-2018-1-99-107. EDN YWOGBN.
6. Патент № 2688376 C1 Российская Федерация, МПК B02C 9/00, B02C 4/06. Способ получения муки для кондитерского и хлебопекарного производства : № 2018124635 : заявл. 05.07.2018 : опубл. 21.05.2019 / Р. Х. Кандро-ков, Г. Н. Панкратов ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева). EDN QRNUXD.
7. Патент № 2761559 C1 Российская Федерация, МПК B02C 9/00. Способ получения тритикалево-ржано-льняной муки : № 2021114275 : заявл. 20.05.2021 : опубл. 09.12.2021 / Р. Х. Кандроков ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет пищевых производств". EDN RHOESQ.
8. Flour drade method of obtaining wheat-flax flour / I. Kechkin, V. Ermolaev, M. Yakovchenko [et al.] // AIP Conference Proceedings : 2, Krasnoyarsk, 29-31 июля 2021 года. Krasnoyarsk, 2022. P. 070001. DOI 10.1063/5.0092483. EDN QWXCRD.
9. Effect of the rotational speeds of the screw conveyor and milling roller on the behaviour of grain flows in the connected chamber of a vertical "conveying-milling" rice mill / A. Li, F. Jia, Ya. Han [et al.] // Biosystems Engineering. 2022. Vol. 224. P. 161-182. DOI 10.1016/j.biosystemseng.2022.10.009. EDN TJJHJP.
10. Патент № 2376064 C1 Российская Федерация, МПК B02C 15/00, B02C 4/06. вальцовый станок : № 2008117971/13 : заявл. 04.05.2008 : опубл. 20.12.2009 / В. П. Бородянский, В. Л. Кегелес ; заявитель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ"). EDN STSHPD.
11. Патент на полезную модель № 148345 U1 Российская Федерация, МПК B02C 4/38. Размольный узел мукомольного вальцового станка : № 2014110878/13 : заявл. 21.03.2014 : опубл. 10.12.2014 / А. Е. Яблоков, И. А. Конюхов, Д. В. Сосулин, Т. В. Старостина ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств". EDN UYUZXB.
12. Ремонт рабочих органов вальцовых станков / Ю. В. Иванщиков, Ю. Н. Доброхотов, А. М. Новиков, А. О. Григорьев // Актуальные проблемы ветеринарной медицины и зоотехнии : Материалы Всероссийской (национальной) научно-практической конференции, Чебоксары, 26 октября 2023 года. Чебоксары: Чувашский государственный аграрный университет, 2023. С. 332-337. EDN TNBZQA.
13. Патент на полезную модель № 45942 U1 Российская Федерация, МПК B02C 4/02. вальцовый станок : № 2004129063/22 : заявл. 29.09.2004 : опубл. 10.06.2005 / Е. В. Кофейникова, В. Г. Черепанов. EDN OFJDUX.
14. Патент № 2442656 C1 Российская Федерация, МПК B02C 15/00. Диско-вальцовый станок : № 2010129030/13 : заявл. 13.07.2010 : опубл. 20.02.2012 / В. П. Бородянский, В. Л. Кегелес, А. В. Щербаков ; заявитель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ"). EDN ESQZZZ.
15. Патент № 2538115 C1 Российская Федерация, МПК B02C 15/00. Ленточно-вальцовый станок : № 2013132249/13 : заявл. 11.07.2013 : опубл. 10.01.2015 / В. Л. Кегелес ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ"). EDN ZFEHZB.
16. Патент на полезную модель № 215938 U1 Российская Федерация, МПК B02C 15/00. Привод ленты ленточно-вальцового станка: № 2022128332: заявл. 01.11.2022: опубл. 11.01.2023 / В. Л. Кегелес, Н. Н. Белина ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет". EDN BTEWVR.
17. Ленточно-вальцовый станок для измельчения зерна / В. Л. Кегелес, Н. Н. Белина, А. А. Хатхоху, Д. А. Чесебий // Механика, оборудование, материалы и технологии : Электронный сборник научных статей по материалам международной научно-практической конференции. Краснодар: ООО «ПринтТерра», 2022. С. 28-32. EDN NQWFGR.
18. Расчет параметров привода ленточно-вальцового станка с межвальцовым устройством / Н. Н. Белина, В. Л. Кегелес, А. Г. Шерстюков, И. А. Гордиенко // Актуальные и инновационные технологии переработки агропи-щевого сырья и водных биологических ресурсов : Сборник материалов Материалы международной научно-практической конференции. Краснодар: Кубанский государственный технологический университет, 2023. С. 62-66. EDN OOXLEC.
Белина Наталия Николаевна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет,
Кегелес Валерий Леонидович, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет,
Юнин Владимир Владимирович, старший преподаватель, [email protected], Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет,
Шерстюков Андрей Геннадьевич, студент, Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет,
Момотов Игорь Викторович, аспирант, Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет
DEVELOPMENT OF VARIABLE-SPEED DRIVE CONSTRUCTION OF THE INTERROLL DEVICE FOR TWO-ROLLER MILL
N.N. Belina, V.L. Kegeles, V.V. Yunin, A.G. Sherstyukov, I.V. Momotov
A review of the proposed equipment for grinding vegetable raw materials is carried out. The designs of two-roll machines, including those with an inter-roll device, are considered. A common disadvantage of the considered equipment for grinding vegetable raw materials is a decrease in the productivity of the machine and the efficiency of its operation when changing the physical and mechanical properties or the type of processed product. To maintain optimal processing conditions for the crushed product, an improved design of the drive of the inter-roller device is proposed, which allows changing the speed of the belt of the inter-roller device in accordance with the changing physical and mechanical properties of the product by using a multi-stage block of sprockets fixed on a single shaft and having a different number of teeth. This design ensures a change in the gear ratio of the chain transmission, and, consequently, the speed of movement of the belt of the inter-roller device in the limits that ensure the optimality of the raw material processing process.
Key words: drive of the inter-roller device, sprocket block, chain transmission.
Belina Natalia Nikolaevna, candidate of technical sciences, docent, belinann@mail. ru, Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University,
Kegeles Valery Leonidovich, candidate of technical sciences, docent, valerykegeles@yandex. ru, Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University,
Yunin Vladimir Vladimirovich, senior lecturer, [email protected], Russia, Krasnodar, Kuban State Technological
University,
Sherstyukov Andrey Gennadievich, student, Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University,
Momotov Igor Viktorovich, postgraduate, Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University
