УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОРЦИОННОГО АВТОРЕЗОНАНСНОГО РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СОРТИРОВАНИИ ИХ В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕШЕТАХ
DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF BATCH AUTORESONANT MODE OF MOVEMENT OF BULK MATERIALS WHILE SORTING SAID MATERIALS IN HORIZONTAL CYLINDRICAL SIEVES

Устройство может быть использовано в сельскохозяйственной и перерабатывающей отрасли, химической и обогатительной промышленности. Порционный авторезонансный режим движения сыпучей среды позволяет снизить затраты энергии на обработку за счет возврата части свободной энергии падающего потока зерна в третьем и четвертом квадрантах окружности, повысить удельную производительность цилиндрического решета в три раза за счет повышения коэффициента использования поверхности решета с 20% (у существующих) до 70% (с порционным авторезонансным режимом движения).
Подробное теоретическое описание порционного авторезонансного режима движения сыпучей среды в цилиндре и условий его существования даны:
1. Патрин В.А. «Разработка теории взаимодействия обрабатываемого зерна с рабочими органами зерноочистительных машин с позиции синергетики» / В.А. Патрин // Автореф. докт. техн. наук. Новосибирск, 2015.
2. Патент на изобретение №2457046 от 27 июля 2012 г. Бюл. 21. «Способ сортирования сыпучих материалов, устройство для его осуществления и порционный способ движения сыпучей среды».
Однако в существующих цилиндрических решетах при отношении длины решета к его диаметру более 0,4 данный режим, как показал опыт, получить невозможно из-за проскальзывания сыпучей среды относительно внутренней поверхности решета. Сила трения между обрабатываемым материалом и рабочим органом недостаточна, для того чтобы передать необходимое количество энергии зерну для порционного авторезонансного режима движения.
Цилиндрические решета редко применяются в передвижных зерноочистительных машинах. При незначительных изменениях угла наклона решета изменяется осевая скорость перемещения обрабатываемого материала и часть зерна оказывается в отходах. Снижается качество сортирования.
б
Для устранения перечисленных выше недостатков предлагается установить внутри цилиндрического решета 1 Фиг. 1 дополнительные поверхности трения в виде плоских колец 2 на некотором расстоянии друг от друга X. Плоские кольца используют боковое давление сыпучей среды δ для увеличения силы трения и обеспечивают устойчивую работу решета при значительных изменениях его угла наклона. Плоскости колец закреплены перпендикулярно оси вращения решета на 4 стойках так, что между поверхностью решета и наружным диаметром каждого плоского кольца имеется зазор S, обеспечивающий осевые перемещения зерна. Кольца не нарушают естественный процесс работы решета, стабилизируют осевую скорость зерна. Сыпучая среда имеет свойство вязкой жидкости. Часть нормального давления передается на боковые стенки, ограничивающие ее. Так для пшеницы боковая сила трения составляет 38% от нормальной при коэффициенте подвижности m=0,38. Элементарная добавочная сила трения зерна на две поверхности установленного плоского кольца составляет (Фиг. 2):
;
,
н
где δ - нормальное давление зерна на поверхность решета,
к
f - коэффициент трения пшеницы по поверхности кольца.
Чем больше сила трения, тем больше свободной энергии передается от рабочего органа зерну. Система «решето - сыпучая среда» переходит в порционный авторезонансный режим движения.
Величина силы трения и осевая скорость перемещения обрабатываемого зерна зависит от ширины плоских колец и величины зазора между наружным диаметром кольца и внутренней поверхностью решета. Так как часть обрабатываемого материала проходит через отверстия решета, то по мере продвижения вдоль оси решета количество его уменьшается. Поэтому в предлагаемой конструкции решета предусмотрена вдоль решета дифференцированная установка колец по их ширине и величине зазора между кольцами и поверхностью решета, а также предусмотрена возможность регулирования их зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала и величины заполнения решета зерном при изменении производительности.
Каждое кольцо состоит из трех деталей Фиг. 2 одного плоского сплошного кольца 2 и двух полуколец 3, которые одним концом шарнирно закреплены на сплошном кольце, а вторые концы могут перемещаться радиально относительно сплошного кольца, увеличивая или уменьшая его ширину и зазор между решетом и кольцом. После регулировки положение полуколец фиксируется винтами.
Для уменьшения потерь зерна сходом с решета вместе с крупными примесями последнее кольцо 5 выполнено разрезным и растянуто. Взаимодействуя с обрабатываемым материалом, спиральная поверхность этого кольца смещает зерно назад по решету на повторное разделение. Крупные примеси проходят в отверстие кольца.