Вибрационная транспортирующая машина зернового материала
VIBRATORY GRAIN MATERIAL CONVEYING MACHINE

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, и может быть применено в качестве транспортирующего органа при проведении, в частности, обеззараживающей, предпосевной и защитной обработки зерна, осуществляемой с применением лучистой энергии и нанесением защитного покрытия.
Известно, что максимальная эффективность лучевых обработок достигается при формировании взвешенного – псевдоожиженного и псевдокипяших слоев зерна, что способствует повышению КПД поглощения лучистой энергии [1, 2] В тоже время псевдоожиженный и псевдокипящий слои за счет перемещения зерен относительно друг друга создают наиболее благоприятные условия для нанесения на поверхность зерна защитного вещества.
Эффективность обработки зерна, как обработка лучистой энергией, так и нанесение веществ с целью бактерицидной или стимулирующей обработки в первую очередь зависит от количества обрабатываемых семян. Известно, что наибольшая эффективность поглощения лучистой энергии достигается при обработке слоя при толщине слоя в одно зерно. В тоже время, минимальная толщина слоя зерна обеспечивает наилучшие условия для равномерного поверхностного нанесения защитных веществ.
Из уровня развития науки техники известно, что необходимые условия для формирования псевдоожиженного слоя создаются вибрационными колебаниями [3] Таким образом вопрос о транспортировке зерна в зону обработки с формирование псевдоожиженного слоя носит актуальный характер.
Ряд решений по формированию псевдоожиженного слоя реализованы в патенте [4], содержащая неподвижное основание, к которому через систему пружинных элементов закреплена плита с расположенным на ней транспортирующим контейнером, в котором производится обработка семян. Псевдоожиженное циркуляционное движение семян формируется за счет возмущающей силы жестко закрепленного на плите эксцентрикового вибратора.
Недостатком данной конструкции является ее громоздкость, наличие дополнительных устройств для транспортировки семян и невозможность регулировки условий виброожижения и циркуляционного движения семян.
Некоторые указанные недостатки устранены в вибрационной транспортирующей машине [5], являющемся ближайшим аналогом, которая содержит транспортирующий рабочий орган, закрепленный на опорах с помощью упругой связи, на транспортирующем органе посредством упругих связей закреплено средство для сообщения колебаний. Недостатком данной транспортирующей машины является ограниченность изменения условий транспортировки в зависимости от характера зернового материала, сопряженная с высокоамплитудными колебаниями транспортирующего рабочего органа возникающих при резонансных колебаниях, для гашения которых конструкцией машины предусмотрены амортизаторы средней жесткости.
Возможность изменения условия транспортирования зернового материал в зависимости от его характеристик реализована в установке [6], которая может быть применена при транспортировке зернового материала и принята за прототип.
Однако, недостатком данной транспортирующей машины является то, что конструктивным решением не предусмотрено устранение паразитных колебаний упругих элементов, формирующих вращательные движения поверхности транспортирующего рабочего органа. А именно то, что ввиду особенностей цилиндрических пружин при их работе во время циклов сжатие-растяжении возникают микроскопические поворотно-вращательные движения, что при высокой частоте колебаний приводит к появлению паразитных круговых вибраций плоской поверхности.
Из уровня развития науки известно, что круговые поступательные вибрации поверхности оказывают специфическое воздействие на движение частицы. Впервые особенности этого движения были рассмотрены Жуковским Н.Е. [7]. В свою очередь в дальнейших исследованиях И.И. Блехманом [8] было установлено, что частица совершает движение относительно поверхности по круговой траектории радиуса. При наличии дополнительной силы Т, в качестве которой может выступать составляющей движения, формируемая силой тяжести при изменении угла наклона транспортирующей поверхности.
Происходит смещение движения частицы относительно направления действия постоянной силы Т (фиг. 1)
Расчетное обоснование движения точки в данных условиях представлено в работах Пирожкова Д.Н. [9]. При этом траектория относительного движения частицы по поверхности представляет собой плоскую спираль, «ширина» которой равна , а угол сноса χ составляет
Фактически, при работе транспортирующего органа создаются круговые колебательные движения, вызывающие смещение зерна от центра транспортера к его периферии, при возникновении подпора со стороны стенки транспортера круговые движения зерна приостанавливаются, создавая при этом подпор для других зерен, поступающих от центра транспортера, формируя параболическую форму движения потока зерна с пустотой в центре транспортера (фиг.2). Характерной особенностью такого движения является то, что происходит снижение скорости движения зерна.
Кроме этого, вторым недостатком прототипа является отсутствие плавности изменения угла наклона желоба транспортера, что делает настройку скорости транспортирования зерна грубой.
Задачей изобретения является устранение параболического характера движения зерна и обеспечение плавности изменения угла наклона желоба транспортера.
Необходимый технический результат достигается тем, что транспортирующий рабочий орган, представляющий из себя желоб прямоугольного сечения (5), закрепленный через систему упругих элементов (4) на поворотной раме (3), изменение положения которой относительно горизонтали осуществляется путем червячного механизма (2), совмещенного с неподвижной рамой (1). Вибрационный побудитель, представляющий из себя эксцентриковый вибратор с изменяемой частотой вращения (7), и изменяемой массой и эксцентриситетом эксцентриков (8) расположен на платформе (9), которая через шарнирное крепление и упругий подвес (10) передает вибрации транспортирующему органу. Изменение положения вибрационного побудителя (7) относительно транспортирующего органа осуществляется посредством шарнирного механизма (6), что позволяет регулировать вибрационные параметры в зависимости от типа зернового материала (фиг. 3).
Компенсация негативного воздействия паразитных колебательных воздействий достигается путем изменения кривизны рабочей поверхности транспортирующего органа, за счет установки на поверхность желоба 1 сменных транспортирующих поверхностей 2 (фиг. 4) радиус кривизны которых R изменяется в диапазоне от 0,5 до 1,5 м, в зависимости от храктеристик транспортируемого материала.
Сменные транспортирующие поверхности за счет кривизны поверхности R и нормальной силы N устраняют смещение зерен к боковым стенкам желоба транспортера создавая при этом дополнительное перемешивание зерновых частиц. А плавность регулировки угла наклона осуществляется червячным механизмом.
Литература
1. Диденко А.Н. «СВЧ-энергетика - теория и практика». - М.: Наука, 2003.
2. Белов Александр Анатольевич. Совершенствование технологии и сверхвысокочастотных установок для повышения кормовой ценности фуражного зерна: диссертация на соискание ученой степени доктора Технических наук: 05.20.02 / Белов Александр Анатольевич; [Место защиты: ФГБОУ ВО Мичуринский государственный аграрный университет], 2017.- 416 с.
3. Федоренко И.Я., Пирожков Д.Н., Федоренко А.С. Обоснование конструктивно-технологических параметров зерноочистительной машины на основе гидродинамической модели виброожиженного слоя зернистого материала // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2012. №1 (87). С. 85-90.
4. RU 2580152 «Вибрационная установка для предпосевной обработки семян».
5. RU 2532235 «Вибрационная транспортирующая машина».
6. RU 2754444 «Установка для предпосевной СВЧ-обработки семенного зерна».
7. Жуковский Н.Е. Заметка о плоском рассеве Собрание сочинений. М.-Л.: Гостехиздат, 1949. Т.3. С.515-522.
8. Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение. М.: Наука, 1964. 412 с.
9. Федоренко И.Я., Пирожков Д.Н. Вибрируемый зернистый слой в сельскохозяйственной технологии. Монография / Барнаул, 2006.