Краснодар, Красноярский край, Россия
Краснодар, Краснодарский край, Россия
Краснодар, Краснодарский край, Россия
УДК 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
ГРНТИ 55.13 Технология машиностроения
Разработан прогрессивный технологический процесс сепарации сыпучих сред и комплект оборудования для его осуществления на базе принципиально новых конструкций винтовых сит с дискретно расположенными по разнонаправленным винтовым линиям плоскими перфорированными элементами, позволяющими осуществлять сепарацию непрерывным потоком в процессе транспортирования. Разработана классификация и определены основные особенности винтовых сит. Выполнены макеты таких сит и исследованы особенности конструкций и технологии их сборки.
винтовые сита, частицы сыпучих материалов, разделение на фракции
Введение
Так как применяемые в настоящее время плоские или круглые сита по своим эксплуатационным характеристикам не отвечают возрастающим потребностям производства, возникает необходимость в поиске оригинальных конструкций сит, обеспечивающих повышение производительности и эффективность технологических процессов. Поэтому создание инновационных конструкций сит и технологий сепарирования, их исследование, создание основ конструирования и расчета является актуальной задачей.
Такая задача может быть решена с помощью сит (решет), названных нами винтовыми, новизна которых подтверждена патентами РФ [1-6].
Разработка классификации винтовых сит
К настоящему времени в нашей стране и за рубежом не встречаются работы, с достаточной полнотой освещающие сущность и закономерность протекания процессов движения частиц сыпучих материалов в винтовых ситах, точнее, в оборудовании на их базе; не раскрыты полностью технологические возможности и разновидности этого оборудования, недостаточно полны сведения, необходимые для проектирования и изготовления сит. Для этого необходимы комплексные исследования с ответом на такие вопросы, как основные закономерности процесса разделения частиц сыпучих материалов, его технологические возможности, методика расчета и проектирования, особенности конструкций винтовых сит, технология их изготовления в единичном экземпляре, серийном и поточном производстве.
Необходимость проведения указанных работ диктуется исключительно высокой заинтересованностью большого числа предприятий, высокой эффективностью и практической целесообразностью применения. В процессе проведения исследований разработана классификация винтовых сит (рис. 1, таблица). В основу предложенной классификации положены параметры, в той или иной степени характеризующие транспортные или технологические движения: тип и шаг винтовых линий, их направление, размеры, формы и расположение плоских элементов. Такая форма классификации винтовых сит позволяет представлять их особенности и целенаправленно вести поиск новых конструкций: некоторые общие параметры и характеристики сит становятся известными для исследователя при создании новых их типов.
Как показали проведенные исследования, винтовые сита позволяют управлять сложным пространственным движением потоков частиц сыпучих материалов, увеличивая или уменьшая производительность разделения их на фракции. В процессе проведения исследований разработаны конструктивные формы винтовых сит условно цилиндрической формы, которые представлены в классификации в виде таблицы.
Рис. 1. Разновидности винтовых сит
Как видно из таблицы, разнонаправленность винтовых перфорированных поверхностей создает эффект перемешивания частиц сыпучих материалов и способствует интенсификации процесса их разделения.
На рис. 2 представлены макеты некоторых конструкций винтовых сит условно цилиндрической формы.
Таблица
Классификация винтовых сит условно цилиндрической формы
|
Сита условно цилиндрической формы |
||
|
Класс |
Подкласс |
Изображение сит |
|
1 |
1.1 |
|
|
1.2 |
|
|
|
2 |
2.1 |
|
|
3 |
3.1 |
|
|
3.2 |
|
|
|
3.3 |
|
|
Продолжение таблицы
|
3 |
3.4 |
|
|
4 |
4.1 |
|
|
5 |
5.1 |
|
|
6 |
6.1 |
|
|
6.2 |
|
|
|
6.3 |
|
Окончание таблицы
|
7 |
7.1 |
|
|
7.2 |
|
|
|
7.3 |
|
|
|
7.4 |
|
Рис. 2. Макеты винтовых сит 5.1, 2.1, 4.1, 3.1 условно цилиндрической
формы (по часовой стрелке)
Особенности конструкций и технологии сборки некоторых винтовых сит
Винтовые сита 1.1 (класс 1, подкласс 1.1) (таблица). Винтовые сита 1.1 (рис. 3-5) монтируют из секций, изготовленных из двух сит прямоугольной формы и двух сит в виде параллелограммов. Конструкция и технология сборки описаны в [1].
Наружный диаметр винтовых сит 1.1 определяется зависимостью
,
где а1 – длина секции; k – поправочный коэффициент, полученный экспериментальным путём (k =1,45).
Рис. 3. Винтовое сито 1.1 (вид спереди)
Внутренний диаметр винтового сита 1.1 определяется зависимостью
,
где m – поправочный коэффициент, полученный экспериментальным путём (m = 0,95).
Угол наклона зигзагообразных линий к оси вращения винтового сита 1.1 α1 выбирают из конструктивных соображений.
Рис. 4. Вид А на рис. 3
Рис. 5. Схема сборки винтового сита 1.1
Винтовые сита 1.2 (класс 1, подкласс 1.2). Винтовые сита 1.2 (рис. 6-8) монтируют из секций, одна из которых показана на рис. 9. Секция смонтирована из одного прямоугольного и двух трапециевидных сит. Технология сборки и конструкция представлены в [2].
Рис. 6. Винтовое сито 1.2 (вид спереди)
Рис. 7. Винтовое сито 1.2 (вид сверху)
Рис. 8. Винтовое сито 1.2 (вид по стрелке А на рис. 7)
Рис. 9. Наглядное изображение
секции винтового сита 1.2
Наружный диаметр винтовых решет 1.2 определяется зависимостью
,
где а2 – длина секции; k – коэффициент, полученный экспериментальным путём (k = 2,50).
Внутренний диаметр винтовых решет 1.2 вычисляется по формуле
,
где m – коэффициент, полученный экспериментальным путём (m = 1,1).
Винтовые сита 3.4 (класс 3, подкласс 3.4). Конструкция и технология изготовления винтового сита 3.4 (рис. 10-13) описаны в [3].
Наружный диаметр винтового сита 3.4 определяется зависимостью
,
где a3 – сторона сита в форме равностороннего треугольника; k – коэффициент, значение которого определено экспериментально (k = 1,17).
Диаметр проходного сечения винтового сита 3.4 можно определить с помощью зависимости
,
где m – коэффициент, определенный по результатам исследований (m = 0,76).
Рис. 10. Винтовое сито 3.4 (вид спереди)
Рис. 11. Винтовое сито 3.4 (вид сверху)
Рис. 12. Проходное сечение Г-Г
Рис. 13. Проходное сечение В-В
Рис. 14. Проходное сечение Б-Б
Винтовые сита 2.1 (класс 2, подкласс 2.1). Винтовые сита 2.1 монтируют из секций (рис. 15-18). Их конструкция и технология сборки описаны в [4].
Рис. 15. Винтовое сито 2.1 (вид спереди)
Рис. 16. Винтовое сито 2.1 (вид сверху)
Рис. 17. Винтовое сито 2.1
(вид по стрелке A на рис. 15)
Рис. 18. Одна из секций винтового сита 2.1
Наружный диаметр винтовых сит 2.1 определяется зависимостью
,
где а4 – длина секции сита; k – коэффициент, полученный экспериментальным путём (k = 1,9).
Внутренний диаметр винтовых сит 2.1 вычисляется по формуле
,
где m – коэффициент, полученный экспериментальным путём (m = 0,90).
Винтовые сита 5.1 (класс 5, подкласс 5.1). Конструкция и технология изготовления винтового сита 5.1 (рис. 19, 20) показаны в [5].
Рис. 19. Винтовое сито 5.1 (вид спереди)
Рис. 20. Винтовое сито 5.1
(вид по стрелке А на рис. 19)
Наружный диаметр винтового сита 5.1 определяется зависимостью
,
где а5 – длина одной из сторон сита треугольной формы; k – поправочный коэффициент, полученный экспериментальным путем (k = 1,8).
Внутренний диаметр винтового сита 5.1 вычисляется по формуле
,
где m – коэффициент, полученный экспериментальным путем (m = 0,89).
Винтовые сита 7.1 (класс 7, подкласс 7.1). Винтовое сито 7.1 показано на рис. 21 и 22. В [6] представлены описание и технология сборки.
Рис. 21. Винтовое сито 7.1 (вид спереди)
Рис. 22. Винтовое сито 7.1 (вид сзади)
Наружный диаметр винтового сита 7.1 определяется зависимостью:
, (11)
где а6 – сторона сита в форме равностороннего треугольника;
k – коэффициент получен экспериментально (k = 1,01).
Диаметр проходного сечения винтового сита 7.1 можно определить с помощью зависимости:
, (12)
где m – коэффициент, определенный по результатам исследований (m = 0,35).
Результаты исследований подтвердили возможность создания новых станков, устройств и машин на базе винтовых сит, обеспечивающих непрерывность процесса сепарации, что подтверждено патентами РФ.
Заключение
Итак, разработана классификация и определены основные особенности винтовых сит. Выполнены макеты, исследованы особенности конструкций и технологии сборки некоторых винтовых сит. Определены конструктивные параметры элементов рабочего органа – винтового сита, позволяющего управлять процессом сепарации при реализации предложенной схемы.
Для внедрения предлагаемого технологического процесса и оборудования на базе винтовых сит необходимо создать математическую модель, описывающую движение сыпучих материалов в весьма сложных пространственных конструкциях, какими являются винтовые сита.
1. Пат. 1808417, а.с. 309750 и 271981 СССР, МПК В07В 1/22. Устройство для очистки семян / Г.В. Серга, Г.С. Григорьянц, В.Н. Мирошниченко; Армавирский государственный педагогический институт; Армавирский масложиркомбинат. - № 4864388; заявл. 07.09.90; опубл. 15.04.93.
2. Пат. 2513066 Российская Федерация, В07В1/22. Грохот прямоточный / В.Д. Таратута, Г.В. Серга; Кубанский государственный аграрный университет. - № 2012148640/3; заявл.15.11.12; опубл. 20.04.14, Бюл. № 11.
3. Пат. 2121890 Российская Федерация, МПК В07В 1/22. Машина для сепарации сыпучих сред / Л.Н. Луговая, И.И. Табачук, Э.В. Кравченко, Г.В. Серга; Кубанский государственный аграрный университет. - № 97113113/03; заявл. 16.07.97; опубл. 20.11.98, Бюл. № 25.
4. Пат. 2188720 Российская Федерация, МПК В07В 1/22. Барабанный грохот / А.В. Ляу, А.Н. Иванов, Н.Н. Лукин, Г.В. Серга; Кубанский государственный аграрный университет. - № 2000118994/03; заявл. 17.07.00; опубл. 10.08.02, Бюл. № 25.
5. Пат. 2494601 Российская Федерация, МПК А01D41/00. Комбайн зерноуборочный прямоточный / Г.В. Серга, В.Д. Таратута; Кубанский государственный аграрный университет» - № 2012121216/13; заявл. 23.05.11; опубл. 10.10.13, Бюл. № 28.
6. Пат. 2007226 Российская Федерация, МПК В07В 1/22. Семяочистительная машина / Г.В. Серга, К.В. Филин. - № 4926616/03; заявл. 11.03.91; опубл. 15.02.94.
