ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СОРТИРОВАЛЬНЫЙ СТОЛ

Полезная модель относится к сельхозмашиностроению, в частности к технике, предназначенной для послеуборочной обработки семян сельскохозяйственных культур.
Известно большое количество пневмосортировальных столов (ПСС), используемых в сельскохозяйственном производстве при подготовке семян. Все они, независимо от их конструктивных и технологических схем, включают следующие основные узлы: деку с воздухопроницаемой поверхностью, аэродинамическую систему, механизм вибропривода, приемники фракций.
Все конструкции ПСС могут быть разделены на классы: и в зависимости от способа подачи воздушного потока на деку (нагнетательные и вакуумные), и по устройству самой деки (делительная поверхность без рифов или с рифами, расположенными поперек движения материала), и по устройству вибропривода деки в колебательное движение (с эксцентриковым самобалансным механизмом и с противовесами), и т.д. От конструкции вибропривода зависит не только долговечность стола, но и качество сепарации. Порой недостаточная точность изготовления конструкций машин и сравнительно низкое качество используемых конструкционных материалов в отечественных ПСС затрудняет их использование в сельском хозяйстве для сепарирования такого «нежного» материала, как семена.
Наиболее близким к заявляемому ПСС является известный селекционный пневматический сортировальный стол марки ПСС-0,2, выпускавшийся ОАО ГСКБ «Зерноочистка» и использовавшийся при проведении работ в селекции и первичном семеноводстве (см. «Технологические основы применения пневматических сортировальных столов в сельском хозяйстве», Российская академия сельскохозяйственных наук, Москва - 2003, с.24-26).
Модель ПСС-0,2 состоит из основания, деки, опорной рамки, эксцентрикового вала с рамой, корпуса, вентилятора, фильтра, стойки, бункера с питателем, сборников семян, ковшей, пульта управления и электродвигателя, на валу которого смонтирован клиноременной вариатор, который через промежуточный вал связан с эксцентриковым валом. Опорная рамка (виброрама) связана через шатун с эксцентриковым валом и опирается на пластины (стойки), которые в свою очередь опираются на раму эксцентрикового вала (подъемно-поворотную раму), которая с одной стороны опирается осью на корпус стола, а с другой - соединена с планкой механизма регулировки наклона рамы, а следовательно и деки, в продольном направлении. Для уравновешивания колеблющейся опорной рамки с декой на раме шарнирно закреплен груз (противовес),
который через шатун (тяги) и эксцентриковые втулки связан с валом. Корпус является воздушной камерой сортировального стола. Герметичность корпуса создают резиновая прокладка и ткань.
Недостаток прототипа был выявлен при его эксплуатации: недостаточно высокое качество сепарации из-за появления «возмущающих» сил, действующих на частицы сортируемого материала при изменении положения деки в процессе работы стола из-за того, что при этом не обеспечивается плоско-параллельное перемещение всех точек деки в пространстве, необходимое для обеспечения послойного перемещения материала без перемешивания его слоев.
Для пояснения этого рассмотрены физические принципы сепарации. Т.к. пневматический сортировальный стол сепарирует материал но комплексу признаков. доминирующими среди которых являются плотность, размерные характеристики, форма частиц и др.. и имеет шесть технологических взаимозависимых друг от друга регулировок (регулировка подачи материала на деку, регулировка амплитуды колебаний деки, регулировка направленности колебаний деки, регулировка угла продольного наклона деки, регулировка угла поперечного наклона деки, регулировка скорости воздушного потока и частоты колебаний деки), то выбор оптимальных параметров является довольно сложной задачей. Чтобы достичь наиболее эффективной работы стола, необходимо правильно сочетать эти тесно связанные друг с другом регулировки и делать это приходится в процессе работы стола. Качество сепарации в большой степени зависит от распределения материала по деке, которое определяется величиной углов ее наклона в продольном и поперечном направлениях. Так поперечный угол наклона деки обусловливает толщину слоя обрабатываемых семян. При увеличении этого угла скорость схода материала с деки увеличивается, вследствие чего толщина слоя материала уменьшается, и, наоборот, при уменьшении этого угла толщина слоя материала увеличивается. Интенсивность «всплывания» легких частиц обрабатываемого материала на поверхность слоя и погружения тяжелых частиц существенно зависит от толщины слоя. Поэтому в процессе работы стола необходимо обращать внимание на то, чтобы не было «сгруживания» материала на поверхности деки, а также следить за тем, чтобы не была слишком мала толщина слоя (при малой толщине слоя материала не происходит перераспределение его частиц) - и вовремя регулировать этот угол. Угол продольного наклона деки обеспечивает скатывание всплывших легких частиц материала в сторону наклона, т.е. в направлении, противоположном движению слоев, состоящих из более тяжелых частиц, соприкасающихся с рабочей поверхностью деки. Увеличение продольного угла наклона деки уменьшает скорость транспортировки материала. При
чрезмерно большом угле наклона деки в продольном направлении тяжелые семена будут попадать в сборники для легких семян, а при малом значении этого угла наблюдается обратное явление. В процессе работы стола для оптимизации процесса сепарации приходится изменять и угол наклона деки в продольном направлении. Но как в любой системе, которая имеет много зависящих друг от друга параметров и изменение хотя бы одного из них влечет необходимость изменения других, так и в ПСС: изменение угла продольного наклона деки приводит к изменению угла направленности колебаний деки, т.е. угла, под которым на материал действует толкающая сила, передаваемая деке от приводного вала. Эта сила раскладывается на горизонтальную и вертикальную составляющие, под действием первой из которых материал перемещается но деке вдоль ее поверхности, вторая составляющая пой силы совместно с действием воздушного потока способствует расслоению материала. Итак. изменение угла направленности колебаний приводит 1 к изменению соотношения составляющих силы, действующей на деку. Кроме того, эти изменения нарушают равновесие двух уравновешивающих масс - противовеса и деки, в результате чего нарушается плоско-параллельное перемещение материала и возникает закручивающий момент, действующий на частицы. Все это ухудшает процесс расслоения и в конечном итоге - качество сортирования. Причина - в несовершенной конструкции вибропривода: во взаимном расположении его элементов и их параметрах.
Задача, решаемая полезной моделью, - повышение качества сортирования.
Цель полезной модели - обеспечивать плоско-параллельное перемещение всех точек поверхности деки при изменении угла продольного наклона последней в процессе работы стола.
Технический результат достигается тем, что в известном пневматическом сортировальном столе, включающем корпус, разделительную деку, несущий каркас которой выполнен в виде воздухораспределительной сотовой поверхности, причем дека размещена на виброраме, установленной с помощью стоек на подъемно-поворотной раме стола, которая с одной стороны закреплена шарнирно на корпусе, а с другой - соединена с механизмом регулировки продольного угла наклона деки и на которой шарнирно закреплен груз - противовес для уравновешивания колеблющейся деки, привод, состоящий из установленного на подъемно-поворотной раме эксцентрикового вала, шатуна, связанного с виброрамой, тяг, связанных с противовесом и через эксцентриковые втулки - с валом, а также механизм регулировки поперечного угла наклона деки, дозирующее загрузочное устройство с вибропитателем, двигатель с регулируемой частотой вращения, вентилятор, нагнетающий воздух под деку, при этом корпус является герметичной воздушной камерой стола, согласно полезной модели грузпротивовес
соединен с подъемно-поворотной рамой стола подвесками, длина которых равна длине стоек виброрамы, причем шатун виброрамы и тяги противовеса расположены перпендикулярно стойкам и подвескам соответственно, при этом эксцентриковые втулки выполнены с возможностью их поворота относительно вала, обеспечивающего плавное изменение эксцентриситета и соответственно амплитуды колебаний виброрамы, противовес выполнен с регулируемой массой, корпус стола, виброрама и дека соединены воздухонепроницаемыми гибкими рукавами, а герметичная воздушная камера выполнена с сечением, нарастающим от вентилятора к каркасу воздухораспределительной поверхности деки.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемое устройство отличается от известного связью между элементами и формой ее выполнения (противовес связан с подъемно-поворотной рамой стола с помощью подвесок, длина которых равна длине стоек рамы, a шатун виброрамы и тяги противовеса расположены перпендикулярно с стойками и подвескам соответственно, при этом эксцентриковые втулки выполнены с возможностью их поворота относительно вала, обеспечивающего плавное изменение эксцентриситета и соответственно амплитуды колебаний виброрамы, противовес выполнен с регулируемой массой, герметичная воздушная камера выполнена с сечением, нарастающим от вентилятора к каркасу воздухораспределительной поверхности деки, а корпус стола, виброрама и дека соединены воздухонепроницаемыми гибкими рукавами). Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности НОВИЗНА.
Заявляемое техническое решение соответствует и критерию патентоспособности ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ, т.к. оно может быть использовано в области сельского хозяйства, в частности - сельскохозяйственном машиностроении и применяться для послеуборочной обработки семян.
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг.1 схематически представлен общий вид заявляемого стола, на фиг.2 - кинематическая схема устройства.
Пневматический сортировальный стол включает корпус (станину) 1, представляющий собой герметичную воздушную камеру стола, разделительную деку 2, размещенную на виброраме 3, установленной с помощью стоек 4 на подъемно-поворотной раме 5 стола, которая с одной стороны закреплена шарнирно на корпусе, а с другой - соединена с механизмом 6 регулировки продольного угла наклона деки, привод 7, состоящий из установленного на подъемно-поворотной раме эксцентрикового вала 8 шатуна 9, связанного с виброрамой и с помощью эксцентриковой втулки 10 с валом, тяг 11, противовеса 12, шарнирно соединенного с помощью подвесок 13 с подъемноповоротной
рамой, механизм 14 регулировки поперечного угла наклона деки, дозирующее загрузочное устройство 15 с вибропитателем, двигатель 16 с регулируемой частотой вращения, вентилятор 17, нагнетающий воздух под деку, при этом длина подвесок 13 противовеса равна длине стоек 4 виброрамы, шатун 9 виброрамы и тяги 11 противовеса расположены перпендикулярно стойкам 4 и подвескам 13 соответственно. При этом эксцентриковые втулки выполнены с возможностью их поворота относительно вала, обеспечивающего плавное изменение эксцентриситета и соответственно амплитуды колебаний виброрамы, противовес выполнен с регулируемой массой, герметичная воздушная камера выполнена с сечением, нарастающим от вентилятора к каркасу воздухораспределительной поверхности деки. а корпус стола, виброрама и дека соединены воздухонепроницаемыми гибкими рукавами 18.
Пневматический сортировальный стол работает следующим образом. Исходный материал засыпают в бункер дозирующего загрузочного устройства 15, откуда он вибропитателем подается на деку 2, совершающую возвратно-поступательные движения. При движении но деке 2 слой семян пронизывается снизу вверх воздушным потоком, который нагнетается вентилятором 17 в воздушную камеру стола, коей является внутреннее пространство корпуса 1, герметичность которой обеспечивается тем, что корпус 1 стола, виброрама 3 и дека 2 соединены воздухонепроницаемыми рукавами 18. Под совместным воздействием колебаний деки 2 и воздушного потока слой семян переходит в псевдоожиженное состояние, в котором перераспределяются частицы. Тяжелые семена опускаются в нижние слои и транспортируются в приподнятый конец деки, легкие же семена всплывают вверх, продвигаются поперек деки и сходят в начале ее. Со средней части разгрузочной кромки деки сходит промежуточная фракция семян, по физико-механическим свойствам близкая к исходному материалу.
В процессе работы стола характеристика материала, поступающего на деку, постоянно изменяется, что вызывает необходимость постоянной подстройки стола для повышения качества сортирования, т.е. изменения регулируемых параметров. Благодаря заявляемой конструкции направление действующих сил на частицы сортируемого материала остается неизменным, т.е. подстройка стола не вызывает появление «возмущающих» сил, действующих на материал. Это обеспечивается тем, что длина подвесок 13 равна длине стоек 4, с помощью которых виброрама 3 (с размещенной на ней декой 2) установлена на подъемно-поворотной раме 5, а шатун 9 виброрамы 3 и тяги 11 противовеса 12 расположены перпендикулярно стойкам 4 и подвескам 13 соответственно.
При изменении продольного угла наклона деки 2 в процессе работы стола все точки рабочей поверхности деки осуществляют плоско-параллельное перемещение в
пространстве, что, в свою очередь, обеспечивает послойное перемещение разделяемого материала без перемешивания слоев.
Исходя из вышесказанного, заявляемая совокупность признаков устройства обеспечивает достижение поставленной цели и решение поставленной задачи.