СЕПАРИРУЮЩАЯ МАШИНА
SEPARATING MACHINE

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в устройствах для послеуборочной обработки зерновых культур.
Известно устройство для послеуборочной обработки зерновых культур, включающее в себя равные по массе решетные станы и эксцентриковый вал с шатунами для придания станам противофазных колебаний, решетные станы расположены один за другим на разных уровнях с наклоном в сторону движения сепарируемого материала, ось эксцентрикового вала и места крепления шатунов находятся на одной линии, проходящей через центры масс решетных станов, каждый решетный стан установлен на паре подвесок и паре стоек равной длины, привод возвратно-поступательного движения решетных станов [1].
Недостатками технического решения являются низкая надежность привода возвратно-поступательного движения решетного стана из-за передачи значительных динамических усилий на подшипниковые узлы, сложность регулирования параметров колебаний решетного стана, наличие большого числа трущихся и изнашивающихся поверхностей, что увеличивает его стоимость и повышает эксплуатационные расходы.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является шагающий конвейер, содержащий упруго подвешенный рабочий орган, привод рабочего органа в виде плоского линейного асинхронного электродвигателя с неподвижным индуктором и параллельно ему установленным ротором, являющимся рабочим органом [2].
Недостатком технического решения является низкая эффективность сепарирования из-за невозможности обеспечения сложного колебательного движения рабочего органа, что ограничивает возможности его применения в качестве сепарирующей машины.
Цель изобретения - повышение эффективности сепарирования.
Цель достигается тем, что ротор установлен перпендикулярно рабочему органу и со смещением продольной оси ротора относительно продольной оси индуктора линейного асинхронного электродвигателя.
Известно получение колебательного движения рабочего органа технологического оборудования посредством применения плоского линейного асинхронного электродвигателя и упругих накопителей энергии. Во всех известных технических решениях ротор линейного асинхронного двигателя (ЛАД) располагается параллельно индуктору и рабочему органу технологического оборудования, что ограничивает возможность его применения в сепарирующих машинах. В предлагаемом техническом решении ротор ЛАД располагается перпендикулярно к рабочему органу и со смещением продольной оси ротора относительно продольной оси неподвижного индуктора, что дает возможность совершать рабочему органу сложное колебательное движение в трех ортогональных осях и тем самым повышать эффективность сепарирования. Это дает возможность утверждать, что предлагаемое техническое решение имеет существенное отличие.
На фиг.1 показана конструкция привода сепарирующей машины, на фиг.2 (вид А) и на фиг.3 (вид В) показано положение рабочего органа сепарирующей машины до подключения ЛАД к источнику питания, на фиг.4 и фиг.5 показано одно из возможных положений рабочего органа сепарирующей машины после подключения ЛАД к источнику питания.
Предлагаемое техническое решение содержит (фиг.1) основание 1, линейный асинхронный двигатель, состоящий из плоского индуктора 2, установленного жестко на основании 1, и ротора 3, установленного жестко на рабочем органе 4 и перпендикулярно к нему. Плоскость ротора 3 параллельна плоскости индуктора 2 ЛАД. Продольная ось ротора 3 смещена относительно продольной оси индуктора 2 ЛАД. Рабочий орган подвешен на упругих элементах 5 на основании 1, на поверхности рабочего органа выполнены сепарирующие ячейки 6. Индуктор ЛАД подключается к источнику трехфазного переменного тока посредством блока управления 7.
x
y
x
z
x
y
z
Сепарирующая машина работает следующим образом. Блок управления 7 подключает индуктор 2 ЛАД к источнику питания, индуктор создает бегущее магнитное поле. Взаимодействие бегущего магнитного поля индуктора 2 с ротором 3 приводит ротор к появлению следующих электромагнитных сил: F - продольная, направленная в сторону бегущего магнитного поля индуктора ЛАД (фиг.3), F - сила притяжения (фиг.2), перпендикулярная к продольной силе F, и сила F - поперечная сила (фиг.2), возникающая при смещении продольной оси ротора относительно продольной оси индуктора. Под действием этих сил ротор, а следовательно, и рабочий орган 4 приводится в движение. При этом упругие элементы 5 одновременно деформируются по направлению сил F, F и F (фиг.4 и фиг.5). В какой-то момент времени блок управления 7 обесточивает индуктор 2 ЛАД, его бегущее магнитное поле исчезает. Под действием потенциальной энергии, накопленной в упругих элементах 5 в результате их деформации, рабочий орган 4 возвращается в исходное состояние (фиг.2 и фиг.3). Далее описанный процесс повторяется. При этом рабочий орган 4 совершает сложное колебательное движение.
x
y
z
Наложение на продольное колебательное движение рабочего органа сепарирующей машины, обусловленного силой F, колебательного движения под действием сил F и F позволяет повысить ориентирующую способность обрабатываемого материала, находящегося на рабочем органе, относительно сепарирующих ячеек 6, и, как следствие, увеличить эффективность сепарации [3], что является целью изобретения.
Блок управления имеет возможность обеспечивать регулирование параметров колебаний рабочего органа как по частоте, так и по амплитуде посредством изменения длительности и частоты включения индуктора ЛАД. Блок управления может быть реализован на базе тиристорных коммутаторов, приведенной в литературе [4].
y
В предлагаемом техническом решении для исключения соприкосновения неподвижного индуктора ЛАД с его подвижным ротором под действием силы F можно установить на основании сепарирующей машины ролики или нанести на поверхность индуктора покрытие с маленьким коэффициентом трения.
x
y
z
В техническом решении при необходимости возможна установка упругих элементов 5 различной жесткости. Индуктор ЛАД может быть выполнен с различным числом пар полюсов, что также будет изменять параметры колебательного движения рабочего органа. Выполнение индуктора ЛАД с числом пар полюсов меньше 4 приводит к усилению в ЛАД краевых эффектов, которые обусловлены магнитной незамкнутостью индуктора. Краевые эффекты выражаются в виде колебаний величины электромагнитной силы , развиваемой ЛАД относительно его среднего значения с частотой 100 Гц и малой амплитудой [5]. Вибрация сил F, F и F, имеющихся при этом, предотвращает возможность образования отложений пыли и загрязнения поверхности рабочего органа, а также уменьшается возможность застревания сепарируемого материала в сепарирующих ячейках рабочего органа, тем самым повышается эффективность сепарирования.
z
При необходимости в техническом решении имеется возможность регулирования параметров колебательного процесса друг относительно друга по трем ортогональным осям за счет регулирования отдельных сил, создаваемых индуктором. Например, изменяя смещение продольной оси ротора относительно продольной оси индуктора, можно изменять величину силы F.
Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет широкие возможности регулирования параметров сложного колебательного движения рабочего органа сепарирующей машины, что способствует повышению эффективности сепарирования и дополнительному расширению возможностей ее применения.
Источники информации
1. Патент РФ 2371905, МКИ A01F 12/44. Зерноочистительная машина / Орлов А.А., 2009.
2. Патент РФ 2364564, МКИ B65G 25/04. Шагающий конвейер / Аипов Р.С., Гильванов В.Ф., Линенко А.В., 2009, БИ №23 (прототип).
3. Лапшин И.П. Расчет и конструирование зерноочистительных машин. - Курган: ГИПП «Зауралье», 2002. - 168 с.
4. Поскребко А.А. Бесконтактные коммутаторы и регулирующие полупроводниковые устройства на переменном токе. - М.: Энергия, 1978. - 58 с.
5. Веселовский О.Н. Линейные асинхронные двигатели. - М.: Энергоатомиздат, 1999. - 256 с.