Очистка зерна от засорителей

Введение

Процесс разделения сыпучих продуктов основан на использовании различий физических и геометрических признаков: плотности частиц, линейных размерах, форме частиц, аэродинамических и ферромагнитных свойствах, состоянии поверхности и др.

Технологические процессы производства многих пищевых продуктов (муки, крупы, пищеконцентратов и т. д.) включают одну из основных операций — сортирование (разделение, или классификация) различных смесей (как сырья, так и различных промежуточных продуктов) на составляющие их компоненты.

Сортирование, или классификация, — это процесс разделения смесей различных сыпучих продуктов на фракции одинакового качества и степени зрелости, различающиеся размерами и физическими свойствами.

Калибрование — разделение различных продуктов на фракции с одинаковыми размерами по форме и массе.

Сепарирование — процесс разделения сыпучих продуктов на фракции, различающиеся физическими и геометрическими размерами; при этом для разделения используют следующие признаки: плотность частиц, линейные размеры, аэродинамические и ферромагнитные свойства, состояние поверхности и др.

Очистка — процесс отделения посторонних примесей из исходного сыпучего продукта.

Разделение плодов и овощей на партии приблизительно одинакового гранулометрического состава позволяет при дальнейшей обработке обеспечить качественное протекание последующих процессов обработки пищевого сырья.

Основная цель разделения смесей заключается в том, чтобы в процессе сортирования выделить фракции по таким признакам частиц, которые обеспечивают требуемое количество и качество промежуточных и конечных компонентов.

Смеси продуктов сортируют по разнообразным геометрическим и физическим признакам и свойствам частиц, размерам и форме частиц, их плотности, шероховатости, парусности, электро и светопроводности, цвету и т. п. Для разделения сыпучих пищевых продуктов используются сепараторы. Различают простые и сложные сепараторы.

Простыми (элементарными) называют сепараторы, в которых исходная смесь разделяется по одному из признаков на две фракции (сито, триер и т. п.).

Сложные представляют собой соединение нескольких простых сепараторов в одной машине. К сложным сепараторам относят:

— воздушно-ситовые сепараторы;

— ситовые сепараторы, имеющие два и более сит;

— рассевы;

— ситовеечные машины;

— пневмосортировальные столы, дающие три и более фракции и т. п.

1. Способы очистки и сортирования Очистка и сортирование зерновых смесей основаны на их разделении по геометрическим параметрам, аэродинамическим свойствам, форме и состоянию поверхности, плотности, электропроводности, цвету и др. 15].

1.1 Разделение по геометрическим размерам Зерно разделяют по размерам (толщине, ширине и длине) на решетах и роликовых поверхностях. Толщиной считается наименьший, длиной — наибольший и шириной — средний размеры частицы. (рис. 1,а). По своим размерам семена каждой культуры резко отличаются между собой. На этом свойстве основан принцип сортирования зерна на фракции и его очистки от засорителей.

По ширине зерна разделяют на решетах с круглыми отверстиями и на роликовых поверхностях. Частицы, меньшие по ширине, чем размер 5 отверстий, проходят сквозь них, а крупные сходят с решет. Все, что проходит сквозь отверстия, называют проходом, а что идет поверх решет — сходом.

Эффективное разделение по ширине на решетах с круглыми, отверстиями возможно в том случае, если зерно (частицы) расположатся продольной осью перпендикулярно к поверхности решета. Для этого решету необходимо сообщить вертикальные колебания. В тех случаях, когда длина частиц не превышает ширину более чем в 2 раза, семена хорошо разделяются и на решетах с горизонтальными колебаниями.

В роликовых поверхностях используют фигурные или гладкие (рис.2) вращающиеся ролики 2, а иногда в сочетании. Ролики расставляют с постоянным или переменным зазором. Частицы перемещаются роликами и, западая в ячейки, просеиваются, разделяясь на фракции. При этом выделяются также и сорные примеси. Роликовые поверхности применяют в зерноочистительных машинах для выделения из зерна крупных примесей.

Сквозь круглое отверстие (рис. 1, в) зерно может пройти только в том случае, если его ширина Б меньше диаметра отверстия. Длина и толщина зерна не препятствуют его проходу сквозь круглое отверстие. Следовательно, разделение семян по ширине возможно только на решете с круглыми отверстиями.

По толщине материал разделяют на решетах с продолговатыми отверстиями и на ленточных поверхностях. Частица должна повернуться на ребро и расположиться вдоль отверстия. Это требование обеспечивается при горизонтальных колебаниях решет.

Сквозь продолговатое отверстие (рис. 1, б) может пройти только такое зерно, толщина б которого меньше ширины щели отверстия. Длина зерна не имеет значения, она всегда меньше длины продолговатого отверстия. Так как ширина зерна всегда больше толщины, то зерно, которое не проходит сквозь продолговатое отверстие по толщине, тем более не пройдет по ширине. Следовательно, разделение семян по толщине возможно только на решете с продолговатыми отверстиями.

Рисунок 1. Размещение семян на решетах.

а — основные размеры семян; б и в — разделение семян по толщине и ширине; 1, 2 и 3 — семя проходит сквозь отверстие; 4- семя не проходит сквозь отверстие.

По длине частицы разделяют на ячеистых триерах и решетах с круглыми отверстиями. Триер представляет собой барабан 4, на внутренней поверхности которого нанесены ячейки, лоток 5 и шнек 3. Барабан вращается относительно оси О. Смесь, засыпанная внутрь барабана, попадает в ячейки и увлекается ими. Длинные частицы не захватываются ячейками, Рисунок 2.-Схема устройств, разделяющих зерно по размерам:

А — решета с круглыми отверстиями, разделяющие по ширине; б — решете с продолговатыми отверстиями, сортирующие по толщине; в — роликовые решета; г — трансортерные решета с сетчатой поверхностью; д — ячеистые триеры, сортирующие по длине; 1 — сетчатый транспортер; 2 — ролики; 3 — шнек; 4 — ячеистый барабан; 5 — лоток коротких компонентов.

короткие — западают в ячейки, поднимаются и сбрасываются в лоток, а затем выводятся шнеком из барабана.

Для сортирования по длине над решетом с круглыми отверстиями устанавливают глухую пластину с зазором. Последний принимают больше максимальной ширины частиц, которые не могут стать длинной осью перпендикулярно к поверхности решета, поэтому они не просыплются по ширине, а пройдут только те, у которых длина меньше диаметра отверстия. Длинные частицы смеси идут с решета сходом. Роликовые устройства наряду с шириной и толщиной разделяют смесь и по длине.

Для этой цели предназначен цилиндрический триер — вращающийся стальной цилиндр 1 (рис. З) с ячейками внутри. Мелкие и короткие зерна полностью погружаются в ячейки, длинные — частично. При повороте цилиндра на небольшой угол (менее 90°) из ячеек выпадают длинные зерна, а короткие выпадают позже, после дальнейшего поворота цилиндра, подъема и поворота ячейки с зерном. Таким образом, принцип разделения зерен по длине заключается в том, что длинные зерна при повороте цилиндра выпадают из ячеек раньше, чем короткие.

Триер для выделения коротких примесей (кукольный) снабжен мелкими ячейками (рис. 3, а), для выделения длинных примесей (овсюжный) — крупными (рис. 3, б). В ячейку овсюжного триера западают семена основной культуры, кукольного — короткие примеси.

При вращении кукольного цилиндра мелкие примеси поднимаются выше края неподвижного желоба 2 и выпадают из ячеек в желоб, из которого удаляются шнеком 3. Семена основной культуры перемещаются по дну цилиндра к выходу. Овсюжный цилиндр забрасывает семена основной культуры в желоб, а длинные примеси сходят по дну цилиндра.

Частота вращения триерного цилиндра должна быть такой, чтобы все зерна выпадали из ячеек. Если частота вращения цилиндра выше критической, то центробежная сила удержит часть семян в ячейках и точность разделения зерна на фракции снизится. Обычно частота вращения триерного цилиндра 35… 50 мин-1.

Триерные цилиндры устанавливают в сложных зерноочистительных машинах, в зерноочистительных агрегатах и комплексах. Комплекты триерных цилиндров выпускаются в виде дополнительного оборудования с ячейками диаметром 6,3; 8,5 и 11,2 мм для сортирования зерновых культур и диаметром 1,8; 2,8 и 3,5 мм для выделения мелких семян.

Рисунок 3. схема технологического процесса триерных цилиндров:

а и б — выделение коротких и длинных примесей; 1 — цилиндр с ячейками; 2 — неподвижный желоб; 3 — шнек.

1.2 Разделение по аэродинамическим свойствам Перемещаясь в воздушной среде, любое тело преодолевает сопротивление воздуха, зависящее от его размеров, формы, массы и расположения в воздушном потоке. Чем больше сопротивление воздуха, тем медленнее движется свободно падающее тело. На этом принципе основан процесс выделения примесей и разделения зерна горизонтальным или вертикальным воздушным потоком. Обычно разделяемую смесь вводят в воздушный поток, создаваемый вентилятором, или подбрасывают, заставляют двигаться в воздухе[17].

На тело, помещенное в вертикальном воздушном потоке (канале), действуют сила тяжести Q и сила сопротивления воздушному потоку R. Если Q > R, то тело падает. При R > Q тело движется вверх. Если Q = R, тело находится во взвешенном состоянии, оно неподвижно относительно стенок канала. Скорость вертикального воздушного потока, при которой тело находится во взвешенном состоянии, называют скоростью витания, или критической скоростью (Vкр) данного тела.

Смесь зерна можно разделить воздушным потоком только в том случае, если критические скорости семян и примесей различны. Значение (Vкр) можно определять по формуле:

Vкр = Кп, (1)

Где: g — ускорение свободного падения;

Кп — коэффициент парусности.

Так как Кп зависит от нескольких изменяющихся факторов, то значение (Vкр) обычно определяют на парусном классификаторе или в аэродинамической трубе. Критическая скорость для семян зерновых культур 8…17 м/с (для пшеницы 8…11,5, овса 8,1…9,1, гороха 15,5…16,5 м/с).

Критическая скорость коэффициент парусности для одного и того же тела неправильной формы непостоянны, так как зависят от площади поверхности тела, на которую действует поток воздуха. Площадь же поверхности тела зависит от его расположения относительно направления воздушного потока. Например, для зерна пшеницы площадь поверхности будет наименьшей, если продольная ось семени совпадает с направлением потока воздуха, и наибольшей, если продольная ось зерна перпендикулярна к направлению потока.

Тела разделяют по аэродинамическим свойствам с помощью пневмосепараторов или аспирационных систем, встроенных в зерноочистительные машины. Пневмосепараторы применяют для предварительной очистки зерна, поступающего от комбайна. Воздушным потоком выделяют из зерна кусочки соломы, полову, пыль и семена некоторых сорных растений. Пневмосепараторы используют также для очистки плодов машинного сбора от примесей. Существует большое разнообразие схем и конструкций пневмосепараторов. По принципу действия их можно разделить на три типа:

— пневмогравитационные

— пневмоимпульсные

— пневмоцентробежные

Пневмогравитационные сепараторы с наклонным (рис. 4, а) или вертикальным (рис. 4, б и в) воздушным потоком состоят: из вентилятора, воздушного канала, загрузочного устройства, осадочной камеры и приемника для сбора зерна. В этих сепараторах зерновой ворох подается в воздушный канал самотеком (см. рис. 4, а и в) или перемещается поперек канала колеблющимся решетом 10 (рис. 4, б). Под воздействием воздушного потока расщепляются траектории движения частиц зерновой смеси: тяжелое зерно сохраняет первоначальное направление движения и сходит в приемники 5 и 9, а легкие примеси отклоняются от направления ввода и уносятся воздушным потоком.

В пневмогравитационных сепараторах, как отмечалось ранее, на частицу вороха действуют две силы: сила тяжести Q и аэродинамическая сила R. Направление аэродинамической силы может меняться в зависимости от направления движения воздушного потока. В таких сепараторах скорость ввода материала в камеру сепарации не превышает 1…2 м/с. Поэтому скорость воздушного потока должна быть меньше критической скорости зерна (Vкр), т. е. л = Vв/Vкр < 1. В зависимости от обрабатываемой культуры скорость воздушного потока в канале изменяют, регулируя частоту вращения вентилятора, а также перекрывая заслонкой канал или окна вентилятора.

В пневмоимпульсных сепараторах (рис. 4, г и д) ворох выбрасывается в камеру сепарации ленточным 15 или роторным 24 метателем. На частицу вороха действуют силы тяжести и аэродинамическая сила. Скорость ввода материала в камеру сепарации может быть большой, а следовательно частица будет иметь запас кинетической энергии для преодоления сопротивления воздуха .В таких сепараторах значение л может быть болше1.

В пневмоцентробежных сепараторах (рис. 4, е и ж) воздушный поток взаимодействует с частицами, совершающими вращательное движение по неподвижной поверхности делительной камеры 33 (см. рис. 4, ж) или движущимися по криволинейной траектории на вращающейся поверхности делительной камеры 26 (рис. 4, е) В том и другом случаях поток воздуха обдувает рабочую поверхность, имеющую перфорацию или кольцевые каналы для его прохода. В данных сепараторах на частицы вороха действуют сила тяжести, аэродинамическая и центробежная силы, а при движении частицы по вращающейся поверхности (рис. 4, е) и Кориолисова сила. Придавая частицам вороха вращательное движение с любой угловой скоростью, можно увеличивать скорость воздушного потока до значений, при которых л будет значительно больше 1. Камера сепарации имеет кольцеобразную форму. Поэтому габариты пневмоцентробежных сепараторов могут быть значительно меньше, чем пневмоимпульсных, при одинаковой их пропускной способности.

Частицы делятся по парусности как в нагнетательном, так и во всасывающем воздушном потоке.

Рисунок 4.-Схемы пневмасепараторов.

а, б и в — пневмагравитационные; г и д — пневмаимпульсивные; е и ж — пневмацентробежные; 1 — кожух; 2 — лопасть; 3 и 12 — бункера; 4, 5, 9 и 27 — приемники; 6 — крылач; 11, 13 и 21 — осадочные камеры; 15 и 24 — метатели; 16, 22, 26 и 33 — делиительные камеры; 18, 23 и 29 — шнеки; 25 и 36 — загрузочные устройства; 31 — распределитель; 32 — корпус камеры разгона; 34 — горловина; 35 — лопасть.

При нагнетательном воздушном потоке частица занимает различные положения в зависимости от ее аэродинамических свойств (парусности) и массы. Более тяжелые частицы и с малым сопротивлением воздушному потоку поступают в лоток 3 (рис. 5) и легкие в лоток 4.

Рисунок 5.-Схемы устройств разделения зерна по аэродинамическим свойствам.

а и б — при нагнетательном и всасывающем воздушных потоках; 1 — вентилятор; 2 — бункер; 3 и 4 — лотки; 5 — сетка; 6 — камера.

При всасывающем воздушном потоке материал движется по наклонной сетке 5. Воздух, засасываемый вентилятором 7, пронизывает материал, увлекает вверх легкие I зерна, часть из которых оседает в расширяющейся камере 6. Здесь напор воздушного потока снижается, а более легкие, частицы выносятся за пределы машины вместе с воздухом. Всасывающий воздушный поток воздействует на частицы более продолжительно, чем нагнетательный, поэтому разделение массы, происходит эффективнее.

1.3Разделение по состоянию поверхности Различие в свойствах поверхности материалов широко используется при очистке и сортировании зерновых смесей[17].

На решетах с треугольными отверстиями (рис. 6, а) смеси разделяются по форме (например, пшеница и гречишка, тимофеевка и щавель мелкий).

На винтовых сепараторах-змейках (рис. 6, б) округлые зерна и примеси, поступающие на винтовую поверхность, движутся по ней по-разному. Округлые зерна, перекатываясь, получают большую скорость, а следовательно, и высокую центробежную силу. Они выбрасываются через край поверхности в лоток 1. Более плоские частицы меньше отходят от оси ОО и сходят в лоток 2. Змейки применяют для разделения вико-овсяной смеси и выделения гороха из овса.

На горках с продольным и поперечным движением полотна (рис. 6, в и г) смеси разделяются по форме с учетом шероховатости их поверхности. Гладкие частицы с округлой формой скатываются вниз в лоток 1, а более плоские шероховатые увлекаются полотном и ссыпаются в лоток 2. На продольных горках очищают семена свеклы. Горки с поперечным движением полотна используют для выделения семян повилики из семян льна и клевера.

На транспортерно-нитевых сепараторах (рис. 6, д) выделяются из семян льна трудноотделимые сорняки (клевер, подорожник, повилика и др.). Транспортер 3 перемещает слой в одно зерно в продольном направлении, а поперечные транспортеры 4 с нитями выметают шероховатые и округлые частицы сорняков из семян льна. На разделение влияет также электростатическое поле, образованное трением нитей о ленточный транспортер.

Рисунок 6. Схема устройств, разделяющих материал по форме поверхности:

а — решета с треугольными отверстиями; б — винтовые сепараторы; в — продольныегорки; г — поперечные горки; д — транспортерно-нитевые сепараторы; 1 и 2 — лотки выхода округлых и плоских частиц; 3 — ленточный продольный транспортер; 4 — поперечные транспортеры с нитями.

На триерах с ворсистой поверхностью (рис. 7, а) выделяются семена овсюга из овса и пшеницы из-за шероховатости их поверхности .

Рисунок 7.-Схемы устройств, разделяющих зерновые смеси по состоянию поверхности:

а — триер с ворсистой поверхностью; б — магнитный сепаратор; 1 — щетка; 2 — желоб; 3 — шнек, 4 — цилиндры; 5 — магнит; 6 — лоток для частиц удерживающих порошок; 7 — лоток для гладких семян.

Цепкие семена овсюга затаскиваются вверх ворсистой поверхностью вращающегося цилиндра 4. Шетка 1, поставленная неподвижно внутри цилиндра, сбрасывает их в желоб 2, откуда шнек 3 выводит зерна наружу. Гладкие семена идут сходом из цилиндра. По такому же принципу работают вальцовые горки с внешней рабочей поверхностью.

В магнитных сепараторах (рис. 7, б) шероховатые семена некоторых культур обволакиваются металлическим порошком. Смесь зерна с металлическим порошком подается на цилиндр 4. Часть цилиндра находится под действием магнитного поля. Шероховатые семена (повилика, плевел, подорожник и др.) и поврежденные с приставшим порошком удерживаются на большей дуге цилиндра, чем гладкие, поэтому они поступают в лоток 6, а гладкие (клевер, лен) — в лоток 7.

При использовании металлических порошков требуются дополнительные затраты, а также ухудшаются условия труда.

1.4Разделение семян по состоянию поверхности, форме и другим признакам Семена разных культур имеют различную поверхность (гладкую, шероховатую, пористую, бугристую, покрыты пленками, пушком) и форму (длинные, шарообразные, трехгранные). Поэтому коэффициент трения при движении таких семян по наклонной поверхности также различен. С учетом этого для разделения семян созданы устройства, имеющие наклонные фрикционные поверхности: горки, винтовые сепараторы, фрикционные триеры.

Обычно в качестве фрикционной поверхности применяют наклонное шероховатое полотно, движущееся равномерно вверх. Если на это полотно подавать зерновую смесь, частицы с малым коэффициентом трения, слабо сцепляющиеся с полотном, скатятся вниз. Частицы, сильнее сцепляющиеся с полотном, уносятся вверх. Таким путем можно выделить овсюг из овса, отделить клубочки семян сахарной свеклы от клубочков со стебельками, очистить семена льна и клевера.

Используют также способность шероховатых семян удерживать порошок тонкого помола. Для этого семена смешивают с порошком, содержащим железо, и пропускают через электромагнитную очистительную машину, магнитный барабан которой притягивает порошок и вместе с ним шероховатые семена.

Длинные и круглые семена можно отделить одни от других, используя устройство с винтовой поверхностью (змейка). Семена высыпают небольшой равномерной струей на верхнюю часть винтовой поверхности. Длинные зерна (например, овес) из-за значительного сопротивления скользят по винтовой поверхности и сходят с нижнего витка в лоток. Круглые зерна (вика, куколь) движутся быстрее, скатываются к наружному краю винтовой поверхности и падают за ее пределы. Семена сорняков трехгранной формы выделяют на решете с треугольными отверстиями. По плотности семена разделяют в жидкостных сепараторах и на пневматических сортировальных столах. Под действием колебаний и воздушной струи слой зерна на столах «псевдоожижа-ется»: тяжелые частицы опускаются вниз, легкие всплывают.

Рассмотрим некоторые устройства :

Игольчатый барабан (рис. 8, а) выделяет из здоровых семян гороха зерна, пораженные брухусом. У последних меньшая плотность, чем у здоровых семян. На внутренней поверхности барабана в шахматном порядке закреплены иглы. Барабан вращается, накалывает на иглы поврежденные зерна и поднимает их. В верхней части установлена металлическая щетка 1, посредством которой поврежденные зерна снимаются с игл и сбрасываются в лоток 3, а оттуда шнеком 4 выводятся наружу.

Пневматические сортировальные столы (рис. 8, б) очищают и разделяют семена по комплексу свойств, в основном по плотности (семена с наиболее полной физиологической зрелостью), форме и длине.

Зерновой материал поступает на решетчатую деку 5, которой сообщаются поперечные или продольные колебания. Деку, выполненную с рифами б или без них, устанавливают с наклоном вдоль и поперек колебаний. Слой зерна, поступившего на деку, продувается снизу воздушной струей от вентилятора 10.

Рисунок 8-Схемы устройств, разделяющих материал по плотности массы и удельному весу:

а — игольчатый барабан; б — пневматический сортировальный стол; 1 — щетка; 2 — корпус барабана; 3 — лоток; 4 — шнек; 5 — дека; 6 — рифы деки; 7, 8 и 9 — лотки соответственно для легких семян, семянсо средней и большой плотностью; 10 — вентилятор.

Под действием колебаний и воздушного потока зерновой материал располагается слоями: тяжелые частицы-внизу, легкие-сверху. Первые двигаются под действием колебаний деки и сходят в лоток 9, а вторые «всплывают» поверх слоя и ссыпаются в лоток 7 вследствие наклона и колебаний деки. Зерна со средней плотностью поступают в лоток 8.

1.5Разделение по электропроводности Такое разделение основано на различии электропроводности, диэлектрической проницаемости и других электрических свойств компонентов разделяемых смесей. Используют электростатической, коронный и диэлектрический методы.

Электростатическое разделение происходит так: материал поступает из бункера 1 (рис. 9, а) на вращающийся барабан 2 с положительным зарядом.

Частица заряжается, соприкасаясь с поверхностью барабана. Заряд зависит от ее электропроводности. Далее на поток материала воздействует электростатическое поле, образованное барабаном 2 и отрицательно заряженным электродом 7.

Частицы с большей электропроводностью поступают в приемный лоток 6, а с меньшей в лоток 5. С барабана частицы счищаются щеткой 3.

Разделение в поле коронного разряда протекает следующим образом. Между коронирующим 8 (рис. 9, б) и перфорированным 9 электродами при высоком напряжении возникает электрический разряд, ионизирующий воздух.

Рисунок 9. Схемы устройств для разделения материала по электрическим свойствам:

а — встатическом поле; б — в поле коронного разряда; в — по диэлектрической проницаемости; 1 — бункера; 2 — барабан; 3 — щетки; 4…6 — лотки; 7 — отрицательно заряженный электрод; 8 и 9 — коронирующий и перфорированный электроды; 10 — бифилярная обмотка; 11 — изолятор.

Частицы, поступающие в ионизированную среду, получают различный заряд и отклоняются на разный угол: частицы с меньшей электропроводностью поступают в приемный лоток 6, а с большей в лотки 4 и 5.

Диэлектрический метод разделения применяют для зерновых смесей. Вращающийся барабан представляет собой изолятор 11 (рис. 9, в), на который намотаны в один слой перпендикулярно к его оси вращения два изолированных проводника с чередующейся полярностью (бифилярная обмотка 10). Между ними образуется электрическое поле, поляризующее расположенные между ними частицы. Последние взаимодействуют с внешним полем и притягиваются к барабану. Сила взаимодействия зависит от диэлектрической проницаемости частиц. При меньшей проницаемости частица раньше отрывается от поверхности барабана, а при большей — позже. Первые поступают в лоток 6, а вторые в лотки 4 и 5.

Электрическими методами можно очистить зерновой материал от проросших примесей и дефектных семян, выделить из пшеницы куколь, овсюг, а из семян овощных культур — карантинные и другие сорняки.

Устройства, в которых используют электростатическое и коронное поля, сложнее сепараторов с бифилярной обмоткой, и для их питания требуется более высокое (в 3…7 раз) напряжение (30…70 кВ).

1.6Разделение по цвету Для разделения семян по цвету используют фотоэлемент: светлые зерна возбуждают в фотоэлементе электрический ток, открывающий клапаны на их пути. Так, семена фасоли разделяют на белые и темные. Частицы поступают в специальный оптический круг 2 (рис. 10), где отраженным светом действуют на фотоэлементы 1, возбуждая в них электрический ток. В зависимости от цвета частиц в фотоэлементах сила тока различна. Фотоэлементы посылают импульс заряда на электрод 4. Последний заряжает частицы темного цвета положительным зарядом, которые затем проходят между дефлекторам 5 и 8, отклоняются от положительного дефлектора 5 и поступают в приемник 7. Светлые частицы направляются в приемник 6.

Фотоэлектрическим способом разделяют по цвету семена фасоли, сои и других зернобобовых культур.

Рисунок 10.-Схема фотоэлектрического аппарата, разделяющего частицы по цвету:

1 — фотоэлементы; 2 — оптический круг; 3 — транспортер; 4 — заряжающий электрод; 5 и 8 — дефлекторы; 6 и 7 — приемники

2. Воздушные системы В зерноочистительных машинах легкие примеси удаляют воздушным потоком, который также используют в рабочих процессах сеялок, машин для химической защиты растений, уборочных машин и др.

К основным элементам воздушных систем относятся: источники воздушного потока — вентиляторы; каналы, направляющие поток и примеси; осадочные камеры и пылеуловители.

Вентиляторы. В сельскохозяйственных машинах находят применение лопастные вентиляторы, энергия вращающегося (рабочего) колеса которых преобразуется в энергию воздушного (газового) потока. Их подразделяют на радиальные (центробежные), диаметральные и осевые.

Радиальные вентиляторы (рис. 11) бывают низкого (р < кПа), среднего (1 кПа<�р<3 кПа) и высокого (р>3 кПа) давления.

В вентиляторах общего назначения (в зерноуборочных комбайнах, сушилках, хлопкоуборочных и др.) через рабочее колесо подается воздушный поток. В зерноочистительных машинах в рабочее колесо с воздухом поступают примеси, поэтому применяют специальные пылевые вентиляторы.

Воздушный поток направляется к рабочему колесу радиального вентилятора по всасывающим патрубкам, расположенным с боковых поверхностей кожуха, входит в пространство между лопастями рабочего колеса и закручивается вращающимся колесом. Под действием центробежных сил он перемещается по радиусу от внутренней окружности колеса к наружной. Воздушный поток, выходящий из межлопастных каналов рабочего колеса, поступает к кожуху и отводится в сеть выходным патрубком .

Рисунок 11.-Схемы радиального (а), диаметрального (б) и осевого (в) вентиляторов:

1 — рабочее колесо; 2 — кожух; 3 — патрубок; 4 — направляющий аппарат; 5 — обтекатель; А и С — зоны входа и выхода воздуха; В — зона воздуха внутри колеса.

Лопасти рабочего колеса вентилятора изготавливают с прямолинейными и криволинейными поверхностями. КПД вентиляторов с криволинейными лопастями выше, чем с прямолинейными. Лопасти, отогнутые вперед по ходу вращения рабочего колеса, создают большее давление, чем другие.

В сельскохозяйственных машинах широко распространены вентиляторы низкого и среднего давления с прямолинейными, отогнутыми назад лопастями.

Рабочие колеса выполняют со следующим числом z лопастей:

5, 6, 8, 12, 16, 18, 24, 32, 48 и 64. При малом z появляются зоны вихревого течения воздуха и разрыва потока, вызывающие дополнительные потери. При большом z увеличиваются потери на трение в межлопастных каналах.

Кожух вентилятора направляет поток. Часть динамического давления преобразуется в статическое. Изготавливают вентиляторы с круглым или спиральным сечением кожуха. Сечение канала между рабочим колесом и кожухом по мере движения потока к выходной горловине расширено. При такой конструкции I уменьшаются образование вихрей и потери энергии.

Диаметральные вентиляторы состоят из рабочего колеса 1 (см. рис. 11) с криволинейными, загнутыми в сторону вращения, лопастями и кожуха 2, который охватывает колесо в зоне угла г1=100… 140° и образует выходную горловину. В пределах угла г2 рабочее колесо открыто. При вращении лопасти воздушный поток захватывается в зоне, А открытой части колеса и проходит внутрь колеса (зона В). Из зоны В воздух под действием центробежных сил нагнетается в зону С выходного канала. Таким образом, лопасти колеса дважды воздействуют на воздушный поток, сообщая ему более высокие и равномерные скорости в выходном канале по сравнению с радиальными вентиляторами. Диаметральные вентиляторы по габаритам меньше радиальных и более энергоемки. Их применяют в зерноочистительных машинах, зерноуборочных комбайнах и сушилках.

Осевые вентиляторы (см. рис. 11) засасывают воздух в направлении оси вращения лопастного колеса. Динамическое давление осевых вентиляторов составляет основную долю полного напора. При изготовлении их корпуса и колеса требуется высокая точность, чтобы обеспечить минимальный зазор (0,2…0,3% внешнего диаметра лопастного колеса) между лопастями и кожухом. Воздушный поток поступает к рабочему колесу и омывает его обтекатель. Направляющий аппарат 4 упорядочивает структуру потока перед входом в рабочее колесо и преобразует часть динамического давления в статическое.

КПД у осевых вентиляторов выше, чем у радиальных и диаметральных. Первые проще по конструкции, и у них меньшая масса. Осевые вентиляторы применяют для проветривания зернохранилищ, складских и других помещений. Их ставят в очистках зерноуборочных комбайнов.

3. Пневматический сортировальный стол CПС-5

Пневматический сортировальный стол СПС-5 предназначен для очистки семян от трудноотделимых сорняков и сортирования семян зерновых, зернобобовых, овощных культур, трав. Стол разделяет семена по плотности, форме, размерам и свойствам поверхности. Исходный материал нужно предварительно очистить в воздушно-решетных машинах и триерах.

Сортировальный стол СПС-5 используют в составе поточных линий агрегатов, а также самостоятельно. В последнем случае машину необходимо дооборудовать загрузочным устройством, аспирационным вентилятором, воздухопроводами.

Основные рабочие органы: дека 8 (рис. 12) и вентилятор 19. Дека, продуваемая снизу воздушным потоком, выполнена в виде металлического каркаса, на который туго натянута металлическая сетка 10с отверстиями диаметром 0,5…0,6 мм. Под сеткой расположены две воздуховыравнивающие решетки 11. Дека установлена на рамке 6 с наклоном в продольном ОХ и поперечном ОУ направлениях.

Эксцентриковый самобалансный механизм 3 приводит деку в колебательное движение в направлении продольного наклона. По сторонам АВ, ВС и СО деки выполнены борта, а с двух ее сторон АЕ и ЕВ установлено четыре приемника зерна с регулируемыми клапанами 12. Приемники имеют выходы для выгрузки фракций.

Зерновой ворох через загрузочную горловину 9 поступает на сетчатую поверхность деки, равномерно покрытую слоем вороха. Под воздействием воздушного потока, проходящего через деку, и колебаний деки ворох приходит в легкоподвижное (псевдоожиженное) состояние, когда частицы с большей плотностью (условно называемые тяжелые) опускаются на поверхность деки, а частицы с меньшей плотностью (легкие) перемещаются в верхний слой.

Рисунок 12.-Пневматический сортировальный стол СПС-5:

1 — вариатор; 2 — регулятор; 3 — механизм привода; 4 — противовес; 5 — шатун; 6 — рамка; 7 — кронштейн; 8 — дека; 9 — горловина; 10 — сетка; 11 — воздуховыравнивающая решетка; 12 — клапан; 13, 15, 18, 20 — приемники; 14 — заслонка; 16 — рычаг; 17 — рама.

В результате расслоения тяжелые частицы взаимодействуют с декой и за счет сил трения и инерции движутся в направлении колебаний, поднимаясь по поверхности деки в сторону борта ОЕ. Легкие частицы в меньшей степени подвержены воздействию деки и перемещаются в сторону наклона деки к борту АЕ. Самые легкие частицы сходят в выход приемника 20, а самые тяжелые — в выход приемника 13.

Перед началом работы в зависимости от обрабатываемой культуры, ее состояния и засоренности выбирают и устанавливают продольный и поперечный углы наклона, амплитуду и частоту колебаний деки, скорость потока воздуха, подачу вороха и положение клапанов приемника фракций.

Производительность стола при обработке семян зерновых культур 2,5 т/ч, трав 0,5 т/ч.

4. Воздушно-ситовой сепаратор ЗСМ-50

Воздушно-ситовой сепаратор ЗСМ-50 предназначен для очистки зерна на мукомольных и крупяных заводах с внутрицеховым механическим транспортом от примесей, отличающихся от него геометрическими размерами (шириной и толщиной) и аэродинамическими свойствами, а также для улавливания металломагнитных примесей при помощи магнитной защиты. очистка зерно ситовой сепаратор Принцип действия.

Примеси отделяются путем последовательного просеивания на наклонно расположенных ситах, совершающих возвратно-поступательное движение. По аэродинамическим свойствам примеси выделяются двукратным продуванием воздухом в каналах при поступлении зерна в машину и при выходе из нее.

Сепаратор имеет станину сварной конструкции, верхний и нижний ситовые кузова, осадочные камеры, вентиляторы с приводом и пневмосепарирующие каналы с магнитной защитой.

Зерновой сепаратор ЗСМ-50 снабжен индивидуальным электродвигателем к вентилятору. Каждый ситовой кузов подвешен к станине на четырех пружинных подвесках, расположенных вертикально. Число рядов рабочих сит в сепараторе три.

Рисунок 13- Кинематическая схема сепаратора ЗСМ-50.

Сита сменные. Размер отверстий в них подбирают в соответствии с видом очищаемого зерна. Машины выпускают с набором сит для очистки пшеницы.

Таблица 1 — Назначение сит сепаратора ЗСМ.

Ситовые кузова приводятся в движение эксцентриковым колебателем, прикрепленным к передним щенкам верхнего и нижнего кузова. Вращение валу колебателя сообщается клиновидным ремнем от электродвигателя, закрепленного на станине .

Для очистки сит предназначены инерционные очистительные механизмы. Степень прижатия резинового очистителя к ситовому полотну регулируют плоской пружиной.

Над ситовыми кузовами расположены осадочные камеры с двумя вентиляторами, входные отверстия которых присоединены к всасывающим трубам аспирационных камер, а выходные отверстия к фильтру или циклону. Относы из осадочных камер поступают в лотки и выводятся за пределы машины.

Технологический процесс в машине.

Зерно из бункера направляется в питающее устройство. Преодолевая сопротивление грузового клапана, зерно равномерным слоем подается в пневмосепарирующий канал первой продувки. Воздушный поток пронизывает зерно и уносит из него легкие примеси, которые оседают в осадочной камере первой продувки и через лепестковые клапаны по системе лотков выводятся за пределы машины.

Из канала первой продувки зерно поступает на приемное сито, сходом с которого выделяются крупные примеси по лотку из машины. Проход через приемное сито подается на сортировочное, сходом с которого идут примеси, крупнее зерна.

Проход сортировочного сита поступает на разгрузочное которое делит его на два потока. Часть зерна (примерно 40%) остается на разгрузочном сите, а остальная поступает на нижнее подсевное сито.

Освобожденное от мелких и крупных примесей зерно, преодолевая сопротивление выпускного клапана, поступает в пневмосепарирующий канал второй продувки. Легкие примеси, уносимые из зерна воздушным потоком, осаждаются в осадочной камере и через лепестковые клапаны по системе лотков выводятся за пределы машины.

Поток зерна из канала второй продувки поступает на плоскость постоянных магнитов и освобождается от металломагнитных примесей. Очищенное зерно выводится из машины через пневмосепарирующий канал. Сепаратор типа ЗСМ-50 укомплектовываются двумя циклонами ЦОЛ-6. 1.2.5. Техническая характеристика сепаратора ЗСМ-50.

Рисунок14. Сепаратор ЗСМ-50:

/ — станина; 2 — эксцентриковый колебатель; 3 —* приемное сито; 4 — верхний ситовой кузов; 5 —грузовой клапан; 6 — распределительный шнек; 7 —приемное устройство; 8 —; корпус; 9, 16 — аспирационные каналы; 10, 15 — клапаны; 11, 13 — осадочные камеры; 12, 14 — смотровые люки; 17 — шнек; i8 — пружина; 19 *—сортировочные сита; 20 — инерционный очистительный механизм; 21 — щелевой делитель; 22 — поддоны; 23 — подсевные сита; 24 — нижний ситовой кузов; / -~ засоренное зерно; II —- относы; Ц1 — очищенное зерно; /V —крупные примеси; V — мелкие примеси Сепарирование компонентов по плотности.

Гидравлический способ разделения основано на различной скорости осаждения минеральных частиц от зерна, который гораздо выше, чем у зерна. Вибрационный способ основан на явлении самосортирования на вибрирующих рабочих органах. Недостатком такого способа является недостаточная четкость выделения примесей, а также большое содержание зерна в отходах, которые приходится выделять в процессе их контроля. Наиболее удачным оказался вибропневматический способ разделения. В нем разделение сыпучих компонентов происходит в условиях аэрации их восходящим потоком воздуха в сочетании с колебаниями сортирующей поверхности. В результате вибропневматического сортирования также возможно разделение зерна на фракции, отличающиеся по плотности.

5. Камнеотделительная машина РЗ-БКТ Камнеотделительная машина РЗ-БКТ предназначена для очистки зерна от минеральных примесей в подготовительном отделении мукомольного завода.

Используется явление псевдоожижения зернового слоя под действием направленных колебаний деки и восходящего воздушного потока. Минеральные примеси, имеющие большие плотность и коэффициент трения о ситовую поверхность оседают в псевдоожиженном слое вниз и выводятся из машины.

Основными конструктивными элементами камнеотделительных машин типа РЗ-БКТ являются: вибростол, приемное и выпускное устройство, вытяжной диффузор, вибратор и станина.

Вибростол состоит из рамы 26, на которой закреплена дека. Ее основанием служит воздухопроницаемая сортирующая поверхность, выполненная из металлической сетки с отверстиями 1,5×1,5 мм. Под сеткой установлено воздуховыравнивающее перфорированное днище 16 с отверстиями 03,2 мм, сверху вибростол плотно закрыт корпусом 8. Вибростол установлен наклонно на стойках 18, 21, 25, закрепленных на опорной плите 20.

Нижний конец вибростола соединен со стойкой четырьмя цилиндрическими пружинами 19, установленными попарно под углом 90° друг к другу. Верхний конец вибростола опирается на стойку 25. Она шарнирно соединена со штурвальным механизмом 24, которым регулируют угол наклона вибростола в пределах от 5 до 10°. Возвратно-поступательное движение вибростола осуществляет вибратор 14. Он состоит из электродвигателя, на валукоторого установлены грузы-дебалансы 12. Вибратор закреплен на центральной части трубы-виброрегулятора 10, соединенной с несущей рамой деки. Направление колебаний вибростола регулируют, перемещая вибратор в вертикальной и горизонтальной плоскостях относительно виброрегулятора.

Приемное устройство имеет питатель 4, приемник 5 и распределитель 15. К корпусу питателя крепится хомутом конус-воронка. Питатель сверху соединен с самотечной трубой, по которой зерно поступает в машину, а снизу гибким рукавом с приемником. Он обеспечивает стабильность нагрузки и герметичность вакуумной системы в месте подачи зерна в распределитель 15. На сетчатом основании приемника происходит равномерное распределение потока исходного продукта по сортирующей поверхности деки 17 и предварительная продувка зерна воздушным потоком.

Вытяжное устройство обеспечивает вакуум в корпусе вибростола и выполнено в виде гибкого аспирационного рукава 31 из прорезиненной ткани, соединенной с корпусом 8 и аспирационным патрубком. Для регулирования скорости воздушного потока в патрубке / установлена поворотная круглая плоская заслонка 2. С помощью маховичка ее можно поворачивать вокруг оси на 90°. Патрубок / двумя трубчатыми стойками 21 крепится к опорной плите 20.

Рисунок 14- Функциональная схема камнеотборника РЗ-БКТ.

1 — патрубок аспирационный; 2 — заслонка дроссельная; 3 — манометр;4 — питатель; 5 — приемник; 6 — крышка вибростола; 7 — пружина клапана;8 — корпус вибростола; 9 — патрубок выпускной; 10,24 — рукава резиновые;11 — вал виброрегулятора; 12 -вибратор; 13 — распределитель; 14 — днище воздуховыравнивающее; 15 — поверхность сортирующая; 16 — диск регулировочный; 17 — плита опорная; 18 — пружина-амортизатор; 19 — окно;20 — рама; 21 — шкала; 22 — стойка вибростола; 23 — штурвал; 25 — рама несущая; 26 — пластина; 27 — винт регулировочный; 28 -делитель; 29 — рукав аспирационный; 30 — стойка станины; I — исходная смесь; II — минеральные прмеси; III — очищенное зерно.

Технологический процесс в машине.

Технологический процесс сепарирования зерновой смеси происходит следующим образом. Вследствие происходящего самосортирования тяжелые минеральные примеси, обладающие высоким коэффициентом трения, опускаются на сортирующую поверхность деки и под воздействием ее направленных колебаний перемещаются вверх по суженной части в два патрубка 9 и выводятся из машины через упругие резиновые рукава 11, сдавленные с двух сторон (они выполняют функции противоподсосных клапанов).

Псевдоразжиженный верхний слой — зерно течет под уклон сортирующей поверхности в два патрубка 27 и выводится из машины через рукава 11. Для регулирования выходного сечения слоя минеральных примесей в корпусе 8 под декой установлен козырек 28, выполненный из пластины оргстекла, его положение изменяют винтами 29. Для контроля разрежения в корпусе установлен манометр 3. На боковых поверхностях корпуса расположены четыре диска со шкалой для контроля величины амплитуды и направления колебаний деки.

6. Обзор машин Для сравнения возьмем следующие машины:

РЗ-БКТ, ЗСМ-50, СПС-5, А1-БКР и сравним их по следующим показателям:

Таблица2. Технические и расчетные характеристики.

Описание выбранной машины .

Камнеотделительная машина А1-БКР Сравнив машины по удельным показателям наиболее эффективным оказался камнеотборник А1-БКР. Он имеет наименьшие энергозатраты, но при этом высокую степень очистки продукта.

Принцип действия.

Исходная смесь, неочищенное зерно, через приемно-распределительное устройство поступает на рабочую деку, где под действием воздушного потока и колебаний деки происходит разделение смеси на очищенный продукт и минеральные примеси, которые выводятся наружу соответственно через герметизирующие клапаны. Воздух, прошедший сквозь рабочую деку и содержащий выделенные из зерна аспирационные относы, через всасывающий коллектор и входной патрубок поступает в спиральный осадитель. С помощью поворотной заслонки регулируют воздушный режим в камнеотделительной машине. В спиральном осадителе воздух пронизывает цилиндрическую жалюзийную решетку, которая обеспечивает большую равномерность распределения воздушного потока при перемещении его к центру осадителя. Частицы аспирационных относов под действием центробежной силы прижимаются к криволинейной стенке спирального осадителя и скользят по ней, попадая в горизонтальную щель горизонтального циклона. Здесь воздушный поток приобретает движение с общей тенденцией перемещения к свободному торцу внутреннего патрубка горизонтального циклона. Далее, вследствие внезапного изменения направления движения воздушного потока, который уходит во внутренний патрубок горизонтального циклона, а аэроотделимые частицы под действием сил инерции попадают в спиральную улитку, в которой под действием инерционных и гравитационных сил происходит отделение частиц примеси от воздуха. Оптимальная входная скорость воздушного потока внутри горизонтального циклона устанавливается при помощи дросселирующего устройства, перемещающегося вдоль оси горизонтального циклона, путем регулирования щели между конусом и внутренним патрубком. Отделенные частицы выводятся по самотечному трубопроводу через шлюзовой затвор. Очищенный воздух по внутреннему патрубку горизонтального циклона и воздуховоду засасывается в горизонтальный патрубок, далее соединяется при выходе из него с основным потоком воздуха, прошедшим через цилиндрическую жалюзийную решетку, и через выходной патрубок осадителя попадает в радиальный вентилятор. После вентилятора очищенный воздух через воздуховод попадает в нагнетательный коллектор и, пройдя рабочую деку камнеотделительной машины, завершает таким образом свой цикл. С помощью воздухораспределительных поворотных заслонок обеспечивают равномерное распределение воздушного потока под рабочей декой. Часть воздуха отбирается в аспирационную сеть через аспирационный патрубок для обновления части воздушного потока, циркулирующего внутри камнеотделительной машины.

Описанное выше выполнение рециркуляционной воздушной системы позволяет достичь более стабильной работы камнеотделительной машины с рециркуляцией воздушного потока за счет повышения эффективности улавливания легких примесей в относоосаждающем устройстве, что позволяет добиться более высокой эффективности выделения минеральной примеси.

Рисунок 16- Функциональная комбинированная схема

камнеотборника.

7. Конструктивный раздел

7.1 Технологический расчет

7.1.1 Производительность машины Формула для определения производительности используется либо по прямому назначению для прогнозирования производительности машины по известным ее параметрам, либо для определения этих параметров по данной производительности.

Как и для любой машины непрерывного действия, где продукт движется непрерывным слоем, производительность Q камнеотборнйка можно определить по формуле [13]:

Q = q•н = F•н•pнм=B•h•v•pнм=15•0,4 = 6 кг/c (2)

где q — масса груза, приходящаяся на 1 м грузонесущего элемента (q=15кr см. паспорт); vскорость движения продукта (v=0,4 см. паспорт); F — площадь поперечного сечения продукта; рнм — насыпная плотность продукта в машине; В — ширина слоя продукта; hвысота слоя продукта.

7.1.2Высота слоя продукта Исходные данные для расчета приведены для пшеницы, исходя из ее физикомеханических свойств [16]:

насыпная плотность — рн =750кг/м3 [13];

плотность воздухарв = 1,2 кг/м 3[13];

влажность зерна — щ = 14%[13];

кинематический коэффициент вязкости воздуха — ve =15•10−6 м2 /с[13]

Методика расчета изложена для вибрационных конвейеров, поскольку они наиболее близки к камнеотборнику по механическим свойствам Эквивалентный диаметр частицы можно найти, приняв объем частицы Vч к объему равновеликого шара Vш [16]:

(3)

(4)

Где m1000 — масса зерен, m1000 = 40 г [13]; pч — плотность частицы, pч = 1500 кг/м3 [13]

(5)

Минимальное значение скорости фильтрации, при которой начинается псевдоожижение слоя, Vmin, м/с

(6)

Оптимальное значение скорости фильтрации для псевдоожижения слоя, vф, м/с

[13] (7)

Порозность слоя характеризует его разряженность и зависит от параметров частиц и воздушного потока, [16]:

(8)

Коэффициент производительности равен:

(9)

где — коэффициент вязкости псевдоожиженного слоя от скорости фильтрации, =1,5 Па*с [13]:

Выражение для определения высоты слоя продукта на деке [16]:

(10)

где — эффективная вязкость псевдоожиженного слоя, ее можно найти из графика ее зависимости от скорости воздуха, =1 Пас [13];

pч — плотность частицы, рч=1200…1500 кг/см3 [13];

— угол наклона деки, =5…120 [13]

Величину hсл можно использовать в формуле для расчета производительности или для определения массы продукта на деке, m, кг

(11)

7.2 Прочностные расчеты

7.2.1 Выбор рамы камнеотборника Для расчета необходимо рассчитать массу вибростола шарнирно прикрепленного к данной раме, массу вибратора и его крепежных приспособлений к раме.

Мкр=Мст+Мвибр., кг Масса вибростола равна Мст:

Мст=Мсит+Мкор.ст., кг где Мсит — масса вибростола, кг Мкор.ст. — масса корпуса стола, кг Сита для вибростола берем из прототипу, т. е. такие как и камнеотборника А1-БКР. Это металотканное сетка с отверстиями размером 1,0×1,0 мм, толщина проволоки 0,7 мм. В качестве распределительного сита служит ситовое полотно с отверстиями D=3 мм. По известному живому отверстию сит получаем:

Мсит=1,6 кг

Корпус вибростола выбираем из стали 3 рекомендуемую для деталей такого типа, толщина листа 1,5 мм. Получаем:

Мкор.ст.=14,4 кг

Находим массу вибростола:

Мст=14,4+1,6=16 кг Далее считаем массу вибратора и приспособлений для крепления.

Масса вибратора с грузами равна: Мвиб-19,4. Итак:

Мвибр.=Мвиб+Мприс=32 кг Мкр=16+32=48 кг

7.2.2 Расчет рамы на прочность А=Р1+Р2-В=100Н Наибольший изгибающий момент в середине пролета Мxmax=A*0.5=100*0.55=55H*м

(12)

где R — сопротивление стали, МПа; R=240 МПа

Wx — момент сопротивления сечения, см3

Отсюда:

По таблице сортаментов находим швеллер стальной холодногнутый № 2,8 и Wx =1,6 см³

Оценим его на прочность:

Масса рамы Мр=6.

7.3 Расчет редуктора

Выбор электродвигателя осуществляется по мощности.

Определяем мощность на (барабане) на выходе.

Nвых= Ft*V = 12*0,3 = 1,6 кВт (13) Nпот. дв= Nвых/зпр зпр =зпп3*зцп*зчп=0,993*0,94*0,75=0,684

Nпот. дв=3,6/0,684=0,26 кВт Выбираем двигатель 4А132S6У3 мощность N=1,2 кВт n=358 мин-1

Выбор передаточного числа привода и разбивка по ступеням.

Uпр=nдв/nвых

nвых=мин-1

Uпр

Uоб = Uчп* Uцп Принимаем Uцп=5 тогда Uчп = Uоб/ Uцп = 188,47/5 = 18,69

Uчп принимаем 38. Уточняем Uцп = Uпр/ Uчп = 188,47/38 = 1,96

Определяем энергокинематические показатели на каждом валу.

Определение оборотов на валу

n 1 = nдв = 358об/мин (14)

Определение угловой скорости на валу щ 1 = (р* n1)/30 = (3,14*965) = 101,003с-1 (15)

Определение мощности на валу. (16)

N1 = Nдв = 1,26 кВт (17)

Определение крутящего момента на валу.

Т1 = N1/ щ1 = 5,26/101,003 = 20,57 Н*м (18)

7.4 Расчет цилиндрической прямозубой передачи Т3 = 459,6 Н*м

Uцп = 1,96

n3 = 8,39 об/мин

n4 = 2,12 об/мин

t = 1400 часов Выбираем материал шестерни.

Сталь 40ХН 230 — 300 НВ в = 850 МПа т = 600 МПа.

Колесо сталь 45Х 230 — 280 НВ в = 850 МПа т = 650 МПа Определяем допускаемые напряжения.