Эффективность работы решет с шариковыми очистителями
14.07.2015
Одним из недостатков шариковой очистки является то, что над перегородками ячеек шарики не могут очищать участки решета, часть его поверхности забивается зерном и это снижает производительность машины.
Для повышения качества очистки решет рамку с ячейками очистителя монтируют в подрешетном пространстве с возможностью возвратно-поступательного движения параллельно плоскости решета. Для этого очиститель имеет дополнительную рамку с диагональными перегородками, образующими ячейки.
На рис. 9.17 приведена конструктивная схема очистителя: продольный разрез и вид сверху при снятом верхнем решете.
Устройство содержит два плоских параллельных решета 1 и 9 и расположенную между ними рамку 4 с диагональными перегородками 3, в которой размещены резиновые шарики 2.
Перегородки 3 расположены так, что составляют со стороной решета угол 40—50°, чтобы исключить неочищенные зоны в поперечном и продольном направлениях решета.
Рамка приводится в возвратно-поступательное движение относительно решет от привода через эксцентрик 8 и шатун 7. Устойчивое положение рамки обеспечивается направляющими, состоящими из металлических ползунов 6, закрепленных на жестких боковинах 4 рамки, и фланцевых втулок 5, укрепленных на коробке решетного стана. Количество направляющих зависит от размеров и режимов работы решетного стана, но их должно быть не меньше двух.
Зерновая смесь, подаваемая на основное решето 1, под воздействием вибраций перемещается по нему и разделяется на фракции. Одновременно забившиеся отверстия решета очищаются резиновыми шариками 2, расположенными в ячейках рамки 4. Шарики совершают периодическое движение между основным 1 и вспомогательными 9 решетами, изготовленными из проволочной сетки или из фанеры с просверленными отверстиями, размер которых позволяет беспрепятственно пропускать проходовую фракцию основного решета, но удерживать шарики. Шарики очищают определенные зоны решета 1, размеры каждой из которых по длине и ширине равны внутренним ячейкам рамки 4, уменьшенным на диаметр шарика.
Размах А колебаний рамки должен быть больше ширины забитых полос решета:
где bпер — толщина перегородки; α — угол между направлением перемещения рамки и осевой линией перегородки; D — диаметр шарика; L — размер ячейки по диагонали в направлении перемещения рамки.
Выпадение шариков при возвратно-поступательном движении рамки исключено, так как коробка рамки имеет длину, меньшую, чем длина коробки решетного стана, на два радиуса кривошипа эксцентрика.
Существенным недостатком описанного очистителя является принудительное движение подрешетной рамки от отдельного привода. Этот недостаток можно устранить, передвигая рамку очистителя за счет силы инерции, возникающей при вибрациях. Путем подбора определенной скорости движения рамки шарики могут очищать всю поверхность решета.
На рис. 9.18 приведена конструктивная схема машины с инерционным очистителем. Машина имеет станину 1, на опорной плите которой по окружности расположены цилиндрические витые пружины 2 сжатия. На пружинах установлен решетный стан, состоящий из набора обечаек 5. Между обечайками закреплены основные решета 8, а внутри — вспомогательные решета — поддоны 3, выполненные из листа с отверстиями, значительно большими отверстий основного решета. Между основным и вспомогательным решетами каждой обечайки установлена подвижная рамка с ячейками для шариков. Рамка состоит из обода 6, перегородок 7, образующих ячейки, и ступицы 10. Под ободом каждой рамки на вспомогательных решетах закреплены фрикционные элементы 4, на которые опирается обод. В верхней части обод рамки имеет зазор по отношению к основному решету.
Рамка установлена свободно на стяжной винт 11. Гайкой 12 через цилиндрическую витую пружину 15, шайбы 13 и 16, упорный подшипник 17 и ступицу 10 обод рамки прижимается к фрикционному элементу 4 вспомогательного решета. В нижней части решетного стана закреплен двухвальный дебалансный вибратор 19, который приводится в движение через упругую муфту и вариатор от электродвигателя. Каждое основное решето натягивается натяжным конусом 14 и стяжным винтом 11.
Зерновая смесь из питающего бункера попадает на основные решета, совершающие винтовые колебания вокруг вертикальной оси. Под действием этих колебаний смесь перемещается по решету и разделяется на две фракции. Перемещаясь по решету, сходовая фракция встречает разделительную планку и выводится из машины через патрубки, соединенные рукавом. Проходовая фракция, просыпавшаяся через основное 8 и вспомогательное 3 решета, попадает на скатный конус 18 и через патрубки выводится из машины.
Очистка решет осуществляется резиновыми шариками 9, свободно расположенными в ячейках инерционной рамки. Под действием инерционных сил, возникающих при вибрации решетного стана, упругие шарики совершают периодическое колебательное движение между основным 8 и вспомогательным 3 решетами, очищая зоны основного решета, расположенные над ячейками. Под действием той же вибрации решетного стана осуществляется вращательное движение рамки с ячейками, при этом шарики очищают забитые отверстия по всей плоскости решета.
Угловая скорость рамки регулируется степенью зажатия пружины 15, установленной в ступице рамки 10 над упорным подшипником 17.
На рис. 9.19 приведены результаты исследования забиваемости решет в зависимости от частоты колебаний при работе с очистителями и без них. Исследования проводились на машине с винтовыми колебаниями решет вокруг вертикальной оси и с очистителем, конструктивная схема которого приведена на рис. 9.18. Как видно из графиков, потери живого сечения решета с очистителями меньше по сравнению с неочищаемыми решетами в 5—10 раз.
На рис. 9.20 показано влияние времени работы на забиваемость решет. У неочищаемого решета после часа работы при оптимальном режиме количество забитых отверстий составляло 45—50%. Забиваемость очищаемого решета за то же время работы машины составила 1,0—2,5%, что в 20—40 раз меньше забиваемости неочищаемого решета. Кроме того, через 10—20 мин работы машины с очистителями решет количество забитых отверстий не увеличивалось.
Зависимость полноты разделения неочищаемого вибрационного решета от частоты колебаний имеет оптимум. Характер этой зависимости при шариковой очистке решет не изменяется, однако полнота разделения в этом случае повышается при всех нагрузках на решето (рис. 9.21, а). Полнота разделения решета при очистке его шариками диаметром 30 мм выше, чем при очистке шариками диаметром 25 мм, несмотря на то, что число последних было в 2 раза больше. Это свидетельствует о том, что резиновые шарики очищают решето не только непосредственным воздействием на застрявшие зерна, но и ударным воздействием на решето.
Полнота выделения проходовой фракции при увеличении нагрузки на решето уменьшается (рис. 9.21, б) на решете как без очистителей, так и с шариковыми очистителями. Для нагрузок q = 5/175 кг (дм*ч) эффективность сепарирования решет с шариковыми очистителями выше, чем решет без очистителей, а при малых нагрузках [q < 50 кг/(дм*ч)] и больших частотах колебаний — ниже. Это объясняется ухудшением условий сепарирования на решете с очистителями при малой начальной нагрузке, поскольку упругая деформация решета от ударов шариков приводит к подскакиванию зерен, перемещающихся тонким слоем. Однако такие нагрузки не характерны для работы вибрационных решет. В диапазоне рабочих нагрузок q = 75+125 кг/(дм*ч) для рабочей смеси с содержанием проходовой фракции ηпр = 0,45 полнота выделения на 5—15% выше, чем на решете без очистителей.
Приведенные результаты подтверждают высокую эффективность работы шариковых очистителей вибрационных решет.