ШАГАЮЩИЙ КОНВЕЙЕР
WALKING CONVEYOR

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для транспортировки и очистки корнеплодов от примесей.
Известно устройство для очистки корнеплодов от примесей, включающее две секции прутковых клавишей, при этом прутки первой секции располагаются между прутками второй секции [1].
Недостатком такого технического решения является наличие большого числа трущихся и изнашивающихся поверхностей, сложность конструкции, что увеличивает его стоимость и повышает эксплуатационные расходы.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству для очистки корнеплодов является шагающий конвейер, содержащий упруго установленный и подвижный в двух плоскостях транспортирующий элемент, расположенный параллельно неподвижной раме, привод транспортирующего элемента в виде плоского линейного асинхронного двигателя (ЛАД), индукторы которого обращены рабочей поверхностью к неподвижной раме, а единым жестким ротором является транспортирующий элемент [2].
Недостатком технического решения является отсутствие возможности одновременного транспортирования и эффективной очистки корнеплодов от примесей, что ограничивает возможности применения технического решения.
Целью изобретения является расширение технологических возможностей применения.
Цель достигается тем, что индукторы линейного асинхронного двигателя расположены над неподвижной рамой и ротором, при этом неподвижная рама выполнена в виде ряда направляющих, между которыми расположены направляющие ротора.
Предлагаемое техническое решение имеет существенное отличие, так как позволяет транспортировать и очищать корнеплоды от примесей не только за счет их периодического встряхивания: поднимания и опускания, а также за счет воздействия на корнеплоды при их транспортировке высокочастотными колебаниями, которые обусловлены краевыми эффектами в ЛАД. В техническом решении имеется дополнительная возможность регулирования степени очистки за счет перевода ЛАД с трехфазного на двухфазный режим работы.
На фиг.1 и на фиг.2 показаны.кинематические схемы шагающего конвейера с различным положением транспортирующего элемента, на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1 и на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2.
Шагающий конвейер содержит плоский ЛАД, который состоит из индукторов 1, установленных жестко на основании 2, и ротора, одновременно являющегося жестким транспортирующим элементом 3 (фиг.1, фиг.2). Последний состоит из жестко соединенных пластин 4 и 5, стоек 6 и рамы, выполненной в виде направляющих 7 (фиг.3 и фиг.4). По торцам через определенное расстояние направляющие 7 рамы жестко соединены между собой. Расстояния между направляющими 7 устанавливаются по размерам корнеплодов, так чтобы корнеплоды меньше минимального размера проваливались между направляющими.
Пластины 4, установленные со стороны индукторов 1, выполнены из металла с высокой электропроводностью (алюминий, медь), пластины 5 - из ферромагнитного металла. Толщина пластин 4, 5 выбирается по условиям электромеханического преобразования энергии в ЛАД.
Транспортирующий элемент 3 со стороны направления транспортирования и противоположной жестко соединен с упругими элементами 8 и 9, закрепленными, в свою очередь, на основании 2 (фиг.1 и фиг.2). Ролики 10 и 11, установленные на штангах 12, располагают транспортирующий элемент 3 параллельно неподвижной раме 13. Неподвижная рама 13 выполнена в виде направляющих 14. Индукторы 1 обращены рабочей поверхностью к неподвижной раме 13. Направляющие 14 (фиг.3 и фиг.4) соединены жестко между собой через такие же расстояния, что и направляющие транспортирующего элемента, но не по торцам, а под направляющими, так что имеется возможность направляющим транспортирующего элемента входить между направляющими неподвижной рамы. Штанги 12 установлены в отверстиях, выполненных в основании 2 перпендикулярно к транспортирующему элементу 3. Упругие элементы 8 и 9 подбираются по жесткости такими, чтобы при выключенном ЛАД транспортирующий элемент 3 располагался ниже верхней плоскости неподвижной рамы 13 (фиг.1 и фиг.2). Транспортирующий элемент 3 может ограниченно перемещаться на упругих элементах 8 и 9 как параллельно, так и перпендикулярно рабочей поверхности индукторов 1. Индукторы ЛАД подключаются к сети переменного тока последовательно друг с другом с помощью блока управления 15. Корнеплоды 16 при выключенном ЛАД находятся на направляющих неподвижной рамы.
Шагающий конвейер работает следующим образом. Блок управления 15 подключает индукторы 1 к источнику переменного тока. Индукторы создают в одном направлении бегущее электромагнитное поле, которое прикладывается к пластинам 4 и 5 транспортирующего элемента 3, в результате пластины 5 притягиваются к рабочим поверхностям индукторов 1, а соответственно притягивается и весь транспортирующий элемент 3. В результате этого корнеплоды, находящиеся на направляющих 14 неподвижной рамы 13, поднимаются направляющими 7 транспортирующего элемента 3. Одновременно возникает электромагнитная сила, приводящая транспортирующий элемент 3 в движение на роликах 10 и 11 в направлении бегущего электромагнитного поля, например, в сторону упругих элементов 9. При этом упругие элементы 9 сжимаются, а упругие элементы 8 растягиваются. После отключения блоком управления 15 индукторов 1 от источника переменного тока электромагнитные силы исчезают, потенциальная энергия упругих элементов 8 и 9 возвращается транспортирующему элементу 3. Под действием силы тяжести направляющие 7 транспортирующего элемента 3 опускаются ниже верхней плоскости неподвижной рамы, а за счет потенциальной энергии упругих элементов 8 и 9 на роликах 10 и 11 транспортирующий элемент без корнеплодов возвращается в исходное положение. В определенный момент индукторы 1 блоком управления 15 снова подключаются к источнику питания. При этом транспортирующий элемент притягивается к индукторам 1. Далее описанный процесс повторяется.
влк
При работе конвейера корнеплоды 16 будут сортироваться и очищаться от примесей, совершая вертикально встряхивающее движение и поступательное пошаговое перемещение на транспортирующем элементе 3 вдоль неподвижной рамы 13. Изменяя направление движения бегущего магнитного поля индукторов 1, изменением порядка чередования их фаз можно изменять направление перемещения корнеплодов. Увеличение частоты включения (f) индукторов 1 позволяет усилить очищающее воздействие на корнеплоды, т.к. последние при транспортировке подвергаются более частому воздействию со стороны транспортирующего элемента 3, что расширяет технологические возможности применения.
вкл
вкл
вкл
вкл
вкл
Конвейер будет перемещать корнеплоды, если длительность включения индукторов t будет удовлетворять условию: 0<t<Т, где Т=1/f - период частоты колебаний включения индукторов. С увеличением t от минимального до значения, зависящего от упругих элементов 8 и 9, величина шага перемещения корнеплодов будет увеличиваться. Дальнейшее увеличение t не приведет к росту шага перемещения, так как упругие элементы 8, 9 имеют ограниченные пределы деформации.
Пластины 4 ротора должны быть длиной больше длины индукторов на величину необходимого максимального шага перемещения корнеплодов. Сказанное вызвано законами электромагнитного преобразования энергии в ЛАД.
x
В зависимости от засоренности и влажности корнеплодов может быть необходима разная интенсивность очищающего воздействия на последние. Предлагаемое устройство имеет возможность регулировать интенсивность очищающего воздействия на корнеплоды путем перевода блоком управления 15 ЛАД с трехфазного на двухфазный режим работы, что приводит к появлению вибрации тяговой силы (F), развиваемой ЛАД [3]. При переводе ЛАД с трехфазного на двухфазный режим работы транспортирующий элемент 3 будет продолжать движение в том же направлении, но с меньшей скоростью (ползучая скорость), и с вибрацией. Это будет способствовать очистке корнеплодов за счет передачи вибрации транспортирующего элемента корнеплодам, что дополнительно расширяет технологические возможности применения технического решения.
y
y
Техническое решение также имеет возможность регулирования интенсивности воздействия на корнеплоды направляющими 7 транспортирующего элемента 3 за счет изменения силы притяжения (F) транспортирующего элемента 3 к индукторам 1. Чем больше сила F, тем с большей скоростью транспортирующий элемент притягивается к индукторам и, как следствие, корнеплоды 16 подвергаются более сильному встряхивающему воздействию со стороны транспортирующего элемента. И наоборот, при уменьшении силы притяжения интенсивность воздействия на корнеплоды уменьшается. Регулировать силу притяжения транспортирующего элемента к индукторам можно, например, изменением питающего напряжения ЛАД.
В предлагаемом техническом решении предусмотрен ЛАД с четырьмя индукторами 1, установленными по углам транспортирующего элемента 3, такое расположение наиболее оправдано с точки зрения распределения сил на транспортирующий элемент со стороны ЛАД. С точки зрения обеспечения ярко выраженных краевых эффектов (для создания высокочастотных колебаний) число пар полюсов каждого индуктора должно быть не более 4, причем индукторы обмотками соединены последовательно. Отмеченный момент способствует расширению технологических возможностей применения, т.к. возникающая при этом вибрация передается транспортирующему элементу.
Предлагаемый шагающий конвейер при необходимости может выполнять функции переборочного стола с регулируемой скоростью транспортирования, что также позволяет расширить технологические возможности применения.
Блок управления 15 может быть реализован на основе известных бесконтактных пускателей [4].
Источники информации
1. Петров Т.Д. Картофелеуборочные машины. - М.: Машиностроение, 1984. - 320 с. стр.84-88.
2. Патент РФ №2193515, МКИ В65G 25/04. Шагающий конвейер / Аипов Р.С., Линенко А.В. 2002, БИ №33. (прототип)
3. Веселовский О.Н., Коняев А.Ю., Сарапулов Ф.Н. Линейные асинхронные двигатели. - М.: Энергоатомиздат, 1991, - 256 с.
4. Поскребко А.А. Бесконтактные коммутирующие и регулирующие полупроводниковые устройства на переменном токе. - М.: Энергия, 1978. - 58 с.