CC BY
1Н.А. Урханов, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected] А.А. Абидуев, канд. техн, наук, доц., e-mail: [email protected] Б.Д. Цыдендоржиев, канд. техн. наук, доц. Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 631.662.34
УЛУЧШЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЛОПАСТНОГО РЕМЕННОГО ЗЕРНОМЕТАТЕЛЯ
На основе анализа материалов исследования и работы зернометателя обоснованна новая конструктивно-технологическая схема лопастного ременного метателя зерна, разработана конструкция лопастного барабана и его лопастей, обосновано и уменьшено количество ведомых барабанов до одного, изменена схема привода лопастного барабана от ведущего барабана при одном ведомом, что обеспечивает более качественное метание без проскальзывания, применение шнеково-питающего устройства подачи материала, обеспечивающие увеличение зоны подачи, устранено условие скольжения зерна по ленте, обеспечено формирование порции зерна в ячейках и четкость их выгрузки в верхней части барабана по направлению рабочей поверхности ленты, обращенной вниз под углом 45° к горизонту, также при формировании порции в ячейке под действием центробежных сил происходит самосортирование сыпучего материала, легкие и длинные примеси попадают в верхнюю часть порции, что приводит к повышению эффективности фракционного разделения и очистки зерна по дальности отлета в воздухе.
Ключевые слова: зерно, метатель, зона, подача, размер, эффективность, разделение.
N.A. Urkhanov, Dr. Sc. Engineering, Prof.
A.A. Abiduev, Cand. Sc. Engineering, Assoc.Prof. B.D. Cydendorzhiev, Cand. Sc. Engineering, Assoc.Prof.
IMPROVEMENT OF THE DESIGN AND EFFECTIVENESS OF WORK OF THE BLADE BELT GRAIN THROWER
On the basis of the analysis of study materials and work of the grain thrower, a new constructive and technological scheme of the blade belt thrower ofgrain is proved. The design of the blade drum and its blades is developed. The number of driven drums is proved and reduced to one. The drive scheme of the blade drum from the driving drum with one slave has been changed, which provides better throwing without slippage. The use of a screw-feeding material feeder provides an increase in the feed area. The condition of grain sliding along the belt is eliminated. The formation of a portion of grain in the cells and the clarity of their unloading in the upper part of the drum in the direction of the working surface of the tape facing downwards, at an angle of 45 ° to the horizon is ensured. As well as in the formation ofa portion in a cell under the action of centrifugal forces, self-sorted bulk material, light and long impurities get into the upper part of the portion, which leads to an increase in the efficiency offractional separation and purification of grain along the flight range in the air.
Key words: grain, thrower, zone, feed, size, efficiency, separation.
Введение
Производственный зернометатель ЗМ-60 широко применяется для послеуборочной обработки зернового вороха в хозяйствах страны, однако не обеспечивает достаточную эффективность очистки и допускает травмирование зерна. Поэтому существует проблема улучшения конструкции и эффективности работы зернометателя.
Проведены исследования и разработаны конструкции лопастных ременных и безременных метателей, обеспечивающих порционное метание и повышение эффективности фракционного разделения и очистки зерна [1]. Однако лопастной ременной метатель [2], как показывают материалы наших исследований в лабораторных и производственных условиях, допускает скольжение части зернового слоя порции на участке подъема ленты (ремня) после натяжного лопастного барабана. Это нарушает условие, чтобы зерна имели одинаковые скорости в момент начала их выброса в воздух и обеспечивалась четкость их разделения и очистки по
аэродинамическим свойствам. Поэтому продолжена работа по улучшению конструкции и разработке лопастного ременного зернометателя.
Лопастной ременной метатель сыпучих материалов [3] обеспечивает метание зерна из лопастного барабана в направлении рабочей поверхности, обращенной вниз, под углом 45° к горизонту. Однако конструкции лопастного барабана и его серповидных лопастей не позволяют применить приемно-питающее устройство и обеспечить достаточную эффективность обработки зерна. Кроме того, применение двух ведомых барабанов для привода лопастного барабана от ведущего через бесконечную ленту увеличивает габаритный размер зернометателя.
Целью настоящей работы является улучшение конструкции и эффективности технологического процесса работы лопастного ременного зернометателя.
Результаты работы и их обсуждение
На основе анализа материалов исследования, конструктивно-технологической схемы и работы известного ременного лопастного метателя, защищенного авторским свидетельством [3], произведены изменения и разработки следующих его основных узлов и частей: разработаны конструкции лопастного барабана и его лопастей; обосновано и уменьшено количество ведомых барабанов до одного; изменена схема привода лопастного барабана от ведущего барабана при одном ведомом; применено шнековое приемно-питающее устройство; достигнуто уменьшение габаритного размера метателя. В результате обеспечивается улучшение конструкции и технологического процесса работы лопастного ременного зернометателя, повышение эффективности обработки зерна при метании в воздух. Конструкция метателя защищена патентом [4] на изобретение. Конструктивно-технологическая схема зернометателя показана на рисунках 1 а, б, в.
Рисунок 1 - Метатель сыпучих материалов: а - конструктивно-технологическая схема; б - схема подачи зерна от загрузочного бункера; в - схема выгрузки зерна из лопастного барабана и его метания
Разработанный лопастной ременной метатель сыпучих материалов содержит прижимной лопастной (1), ведущий (2) и ведомый (3) барабаны, установленную на них ленту (4). В центральной части лопастного барабана (1) по его внутренней окружности установлено шне-ковое приемно-питающее устройство в виде приемно-выпускного цилиндра (5) с выпускным окном. Нижняя кромка выпускного окна цилиндра (5) обоснована и расположена в точке (С) пересечения окружности линией вертикального диаметра барабана, проходящей через точку А соприкосновения окружности барабана лентой. Верхняя кромка выпускного окна цилиндра обоснована и расположена в точке (Д) выше от горизонтального диаметра на 10°. В приемно-выпускном цилиндре (5) расположен приемный шнек (6), соединенный с загрузочным бункером (7) и радиальные питающие лопасти (8), расположенные вокруг шнека. Прижимной лопастной барабан (1) состоит из установленных параллельно друг к другу двух торцевых и одного промежуточного кольцевых дисков. Между торцевым и промежуточным кольцевыми дисками в два ряда расположены лопасти (11), имеющие в поперечном сечении форму разностороннего треугольника, вершина которого направлена к центру барабана (1) и лежит на его внутренней окружности.
Основание его проходит по наружной окружности барабана. При соприкосновении оснований лопастей (11) с лентой образуются ячейки (12) для формирования порции зерна для последующего метания в воздух. Для устранения недостатков известного и разработки нового зернометателя определен участок АВ обхвата лентой окружности лопастного барабана, обеспечивающий технологический процесс и параметры подачи материала приемно-выпускным цилиндром от загрузочного бункера в лопастной барабан; обоснованы возможности уменьшения количества ведомого барабана и длины бесконечной ленты метателя, условия заполнения ячеек и формирования необходимого объема порции материала в них от начала подачи в точке А до точки В и их выгрузки из ячейки и метания лопастью вдоль рабочей поверхности движущейся ленты под углом 45° к горизонту. В процессе поступления зернового материала в ячейку происходит его сортирование в поле центробежных сил от вращения барабана и выделение «неполноценных» зерновых и длинных примесей в верхнюю часть слоя порции зерна с тем, чтобы улучшить условие и четкость их последующего сортирования при метании в воздух. Движение порции материала на ленте в начальный момент поддерживается основанием лопасти. Это способствует увеличению дальности отлета тяжелых «добротных» зерен от лопастного барабана и рабочей поверхности ленты, направленной вниз под углом 45° к горизонту. Это обеспечивает повышение эффективности разделения и очистки зерна в сравнении с его метанием на ранее созданном метателе [2].
Улучшение конструкции и эффективности работы метателя достигнуто увеличением зоны подачи и формирования порции материала, устранением зоны скольжения зерна вниз по поверхности ленты на наклонном участке подъема после лопастного барабана и обеспечением одинаковой скорости всем зернам в момент начала метания порции материала из лопастного барабана. Из схемы работы метателей на рисунках 2 а, б видно, что в ранее созданном метателе [2] подача и формирование порции зерна в ячейках происходят в зоне поворота лопастного барабана на угол в (рис. 2 а). После лопастного барабана в этом метателе зерно на поверхности ленты поднимается вверх на наклонном участке длинной z с углом подъема 45°. При этом некоторые зерна могут скользить вниз с некоторой скоростью Уе=0,01Уо, что снижает четкость разделения зерна по дальности отлета в воздухе и снижает эффективность очистки до 6%. Улучшенная конструкция метателя [4] обеспечивает увеличение зоны подачи и формирования порции зерна в ячейках более чем в 2 раза, определяется углом в (рис. 2 б). При этом устранено условие скольжения зерна, отсутствует участок длиной Ъ и метание зерна в воздух происходит от задней стенки ячейки лопастного барабана в направлении рабочей поверхности ленты, направленной вниз, когда отсутствует динамическая связь с поверхностью и не нарушается условие четкости разделения зерна и повышается эффективность очистки.
б
Рисунок 2 - Схемы работы ременных метателей: а - схема метания зерна с рабочей поверхности, направленной вверх; б - схема метания зерна с рабочей поверхности, направленной вниз; 1, 3, 4 - ведущий, ведомый и лопастной барабаны; 2 - ремень (лента)
Наличие промежуточного кольцевого диска в метателе [2] обеспечивает установку двух рядов лопастей, что предотвращает колебание ремня ленты, ее прогиб, нарушение условий разделения зерна. Рациональные условия процессов шнековой загрузки и «безударной» центробежной подачи вращающимися питающими лопастями в определенной зоне через выпускное окно приемного цилиндра к лопастям барабана обеспечивает заполнение ячеек, расслоение зерна в поле центробежных сил. Условие четкой выгрузки порции зерна в направлении метания обеспечивается при угле у=60° передней стенки ячейки к направлению ленты. Количество ячеек и объем порции зерна в каждой ячейке определены исследованием в работе [5] для обеспечения необходимой производительности при наружном диаметре лопастного барабана D=0,8 м, угловой скорости W=36 с-1, обработке зерна пшеницы влажностью 16%. Дальность отлета зерен пшеницы овсюга и легких примесей в направлении метания 45° к горизонту определены при следующих исходных данных: коэффициент парусности зерен пшеницы Кп =0,076.. .0,121, овсюга 0,141.. .0,323, скорость ленты 14,4 м/с, угловой скорости вращения лопастного барабана W=36 с-1. Максимальное расстояние Х отлета зерна пшеницы в направлении метания составляет Хmax =13,5 м, а на ранее созданном - Хmax =11, 8 м. Минимальная дальность отлета Xmin=8,2 м. Частицы легких и коротких примесей отлетают на расстояние от Х'тт = 1,5 м до Х:тах = 6,3 м. Увеличение дальности отлета зерна пшеницы до Хmax =13,5 м на метателе [4] обеспечивает увеличение выделения зерна крупной фракции до 50% и средней - 45% от исходного количества материала при повышении эффективности очистки зерна выделенных фракций соответственно до 99,8 и 94%. Зерно средней фракции направляется на дальнейшую очистку на сепараторах вторичной очистки. В результате уменьшается объем триерной очистки зерна в два и более раза в сравнении с существующей технологией очистки [6]. Около 2% мелкого неполноценного зерна уходят в отходы.
Улучшенная конструкция лопастного ременного зернометателя обеспечивает повышение эффективности фракционного разделения и очистки зерна, защищена патентом [4] на изобретение. Внедрение зернометателя обеспечит повышение эффективности послеуборочной обработки и снижение потерь зерна.
Выводы и предложение
На основании использования результатов исследования, изменения частей и разработки основных узлов и деталей лопастного барабана обеспечено улучшение конструкции лопаст-
ного ременного зернометателя. Конструкция способствует улучшению эффективности фракционного разделения и очистки зерна и семян в сравнении с ранее созданным лопастным ременным зернометателем.
В условиях практически полного прекращения работы крупных зерноперерабатываю-щих предприятий, значительного износа зерноочистительных машин и агрегатов в Республике Бурятия лопастные зернометатели являются наиболее простыми в изготовлении и обслуживании, универсальными и надежными в работе машинами, которые могут быть изготовлены на предприятиях республики и широко применяться в послеуборочной обработке (проветривание, подсушка, очистка и сортирование) зерна и семян на зернообрабатывающих пунктах и в хозяйствах: руководству Министерства сельского хозяйства и продовольствия республики нужно поддержать финансирование работ по производству и внедрению зернометателей для дальнейшего развития сельского хозяйства.
Библиография
1. Урханов Н.А. Интенсификация послеуборочной обработки и очистки зерна от примесей по длине. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 1999. - 319 с.
2. А С. №735709 (СССР)М. кл. B65G31/04. Метатель сыпучих материалов (Урханов Н.А., Хан-хасаев Г.Ф., Бальжинимаева С.Б.). Опубл. 25.05.80.
3. АС. №776962 (СССР)М. кл. B65G31/02. Зернометатель (Урханов Н.А., Ханхасаев Г.Ф.). Опубл. 07.11.80.
4. Патент №2555001 (РФ)/МПК B65G31/04 (2006.01) / Урханов Н.А., Абидуев А.А., Урханов Б.В. - Заяв. 2016122261, 06.06.2016; опубл.13.12.2017.
5. Абидуев А.А. Повышение эффективности разделения и очистки зерна на порционном метателе: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Улан-Удэ, 2004. - 22 с.
6. УрхановН.А., Абидуев А.А., Бужгеев А.С. и др. О результатах НИР, разработке и применении технологии и средств обработки зерна в Забайкалье // Вестник ВСГУТУ. - Улан-Удэ, 2017. - № 2 (65).
- С. 59-63.
Bibliography
1. Urkhanov N.A. Intensification of post-harvest treatment and purification of grain from impurities along the length. - Ulan-Ude: Publishing house of ESSUTM, 1999. - 319 p.
2. A.S. N 735709 (USSR) M. cl. B65G31 / 04. Thrower of bulk materials (Urkhanov N.A., Khankhasayev G.F., Balzhinimaeva S.B.). - Publ. 25.05.80.
3. A.S. N 776962 (USSR) M. cl. B65G31 / 02. Grain-thrower (Urkhanov N.A., Khankhasayev G.F.).
- Publ. 07.11.80.
4. Patent N 2555001 (RF) / IPC B65G31 / 04 (2006.01) / Urkhanov N.A., Abiduev A.A., Urkhanov B.V. - Declaring 2016122261, 06/06/2016; publ. 13.12.2017.
5. Abiduev A.A. Improving the efficiency of separation and purification of grain on the batch thrower: Author's abstract. diss. ... Cand. technical sciences. - Ulan-Ude, 2004. - 22 p.
6. Urkhanov N.A., Abiduev A.A., Buzhgeev A.S. et al. On the results of research, development and application of technology and grain processing in Transbaikalia // Bulletin of the ESSUTM. - Ulan-Ude, 2017.
- N 2 (65). - P. 59-63.
