Самоочистка решет при вертикальных колебаний решетных станов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»

САМООЧИСТКА РЕШЕТ ПРИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ РЕШЕТНЫХ СТАНОВ

Лапшин Н.П.

Основу зерноочистительных агрегатов для послеуборочной обработки зерна составляют решетные машины с разделительными, зерновыми, подсевными и сортировальными решетами с прямоугольными или круглыми отверстиями. Решетные станы зерноочистительных машин совершают прямолинейные колебания или круговые колебания. К недостаткам решетных машин относят низкое качество очистки зерна, забиваемость решет, высокий уровень вибрации рам машин из-за неуравновешенных сил и моментов сил инерции.

Цель исследования. Изучение условий самоочистки решет колебаниями в вертикальной плоскости от застрявших зерен.

Методика исследования. Данное исследование произведено на модернизированной машине ОВС-25М. Решетный стан этой машины подвешен к раме с помощью четырех цилиндрических пружин растяжения, со следующими характеристиками: диаметр проволоки - 4,5 мм, средний диаметр пружины - 24,2 мм, число витков - 34, длина пружины в свободном состоянии 160 м. Центр масс решетного стана расположен на одинаковом расстоянии от точек крепления пружин к решетному стану.

На решетном стане закреплен асинхронный электродвигатель 4РС80А8У3 с частотой вращения n=680 мин-1. На оба конца вала электродвигателя установлены центробежные вибровозбудители. В решетный стан установлены решета с круглыми и прямоугольными отверстиями, решето с цилиндрическими перемычками.

Под действием центробежных сил вибровозбудителей решетный стан будет совершать колебания в продольно-вертикальной плоскости с амплитудой А1, а решето как упругая система, будет совершать колебания в вертикальной плоскости с амплитудой А2 (рис. 1). Для анализа такой системы примем следующие допущения: решетный стан и рама машины представляют собой абсолютно твердые тела, ось вращения дебаланса совпадает с центром масс решетного стана. Для упрощения анализа примем коэффициент жесткости рамы С3=?.

При колебаниях на решетный стан действуют центробежные силы вибровозбудителя Fcos щt, упругие силы пружин-подвесок С1y1 и упругие силы, возникающие от деформации решета С2(y1-y2). На решето действует упругая сила С2(y2-y1). Движение такой системы описываются дифференциальными уравнениями [1]

где m1 и m2 - массы решетного стана и решета;

С1 и С2 - коэффициенты жесткости упругих связей решетного стана и решета.

F - центробежные силы возбудителей:

md - масса дебаланса;

с - расстояние от оси вращения дебаланса до его центра масс;

щ - угловая скорость вибровозбудителя (круговая частота колебаний решет-ного стана).

Из уравнений (1), (2) находятся частоты собственных колебаний системы решетный стан - решето

и амплитуды вынужденных колебаний решетного стана А1 и решета А2 [1]

На рис. 2 приведены зависимости амплитуд колебаний решетного стана А1 и решета А2 с прямоугольными отверстиями 2,0Х16 мм от частоты щ. Частоты собственных колебаний, полученные из выражения (4), р1=11,71 рад/с и р2=50,25 рад/с. При этих частотах наблюдаются первый и второй резонансы системы решетный стан - решета.

При С2=m2Чщ2 числитель в выражении (5) равен нулю, амплитуда колебаний решетного стана А1также равна нулю и его движение прекращается несмотря на то, что вибровозбудители продолжают работу. Это явление в технике называют «антирезонансом», а решето в решетном стане играет роль «гасителя» колебаний. Вместо колебаний массивного решетного стана колеблется только решето. Это позволяет снизить динамические нагрузки в машине.

Оценка забиваемости решет производилась следующим образом. Включался электродвигатель машины и на первое решето Б2 с круглыми отверстиями Ш5 мм подавалась зерновая смесь с пятипроцентным содержанием необмолоченных зерен пшеницы, склонных к заклиниванию. Размер таких зерен на 5…10% больше размера отверстия решета. Затем подача зерна прекращалась, смесь сходила с решета и выключался электродвигатель. На решето накладывался шаблон с площадью отверстия Во=(100Х100) мм. В этом шаблоне подсчитывалось количество заклинившихся в отверстиях решета зерен и находилась общая площадь заклинившихся зерен В1. По отношению В1/Во находился коэффициент заклинивания Кб. решетный зерноочистительный колебание забиваемость

Рисунок 1 - Схема решетной зерноочистительной машины с тремя колеблющимся массами

Затем последовательно испытывались на забиваемость сортировальное решето Г с круглыми отверстиями Ш3 мм, подсевное решето В с прямоугольными отверстиями 2,0Х16 мм, сортировальное решето Г с цилиндрическими перемычками 2,2Х65 мм. Результаты исследования, которые проводились с угловой скоростью вращения дебалансов щ=71,17 рад/с, амплитудой колебания решетного стана А1=(0,5…1,0) мм, амплитудой колебаний решет А2=(4,2…4,5) мм, углом наклона решетного стана a=14о. Обрабатываемая культура - пшеница.

Были проведены испытания на забиваемость решет на втором решетном стане зерноочистительной машины ОВС-25. Решетный стан крепился к раме машины на четырех стальных подвесках круглого сечения и получал движение от электродвигателя, ременной передачи и дебалансного устройства, установленного на вертикальной оси. Решетный стан совершал движение со следующими параметрами: радиус круговых колебаний R=6 мм, круговая частота колебаний щ=48,57 рад/с, угла наклона б=9о.

Выводы

При колебаниях решетных станов в продольно-вертикальной плоскости возникают колебания решет в вертикальной плоскости, которые на определенном режиме способны «гасить» колебания решетных станов.

Явление гашения колебаний массивных решетных станов следует использовать дня снижения сил инерции и вибрации машин, а колебания решет следуют использовать для выполнения технологического процесса.

При колебаниях решет с круглыми отверстиями и решет с цилиндрическими перемычками в продольно-вертикальной плоскости наблюдается самоочистка от застрявших зерен. Использование решет с прямоугольными отверстиями при колебаниях в продольно-вертикальной плоскости не рекомендуется.

При круговых колебаниях решет в горизонтальной плоскости необходима принудительная очистка решет.

Рисунок 2 - Зависимость амплитуд колебаний решетного стана А1 и решета А2 от частоты возбуждения

Рисунок 3 - Коэффициенты забиваемости решет с различной формой отверстий, геометрией перемычек и направленности колебаний

1 - Зерновые решета Б2 Ш5 мм; 2 - сортировальные решета Г Ш3 мм; 3 - подсевные решета В2,0Х16 мм; 4 - сортировальные решета Г с цилиндрическими перемычками 2,2Х65 мм

Литература

1. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Том 3./под ред. И.А. Бергера, Я.Г. Пановко. - М.: Машиностроение, 1988. - 669 с.

2. Лапшин И.П., Косилов Н.И. Расчет и конструирование зерноочистительных машин - Курган: ГИПП «Зауралье», 2002. - 168 с.

3. Лапшин И.П., Амосов Г.И., Лапшин Н.П. Исследование частот собственных колебании решетных полотен зерноочистительных машин / Экология - Здоровье - Безопасность жизнедеятельности: Материалы региональной научно-практической конференции, посвященной 60-летию образования Курганской области. - Курганский научный центр МАНЭБ, 2002. - С.197-200.

Аннотация

Изучены колебания системы решетный стан - решет. Установлено, что при условии «антирезонанса» колебания решетного стана прекращаются, а колеблется только решето. Этот режим позволяет снизить динамические нагрузки в зерноочистительной машине. Также режим «антирезонанса» способствует самоочистке решет от застрявших зерен.

Ключевые слова: решётный стан, решёта, самоочистка решет, колебания в продольно-вертикальной плоскости, амплитуда колебаний, «антирезонанс», «гашение» колебаний.

The article studies the fluctuations of sieve pan - a sieve. It was found that, subject to “anti-resonance” oscillations sieve terminated, and varies only sieve. This mode allows you to reduce the dynamic forces in the grain-cleaning machines. Also mode “antiresonance” promotes self-cleaning sieves of stuck grains.

Keywords: sieves, self-cleaning sieves, fluctuations in the longitudinal vertical plane, the amplitude of oscillation, “anti-resonance”, “damping” vibrations.

Размещено на Allbest.ru