Анализ конструкций сепараторов для удаления примесей из вороха картофеля

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского

Реферат

«Анализ конструкций сепараторов для удаления примесей из вороха картофеля»

Выполнил: Студент-магистрант 1-го года обучения

Ильина Е.Е.

Калуга 2013

Оглавление

Введение

. Сепарирующие рабочие органы просеивающего типа

.1 Ременная сепарирующая поверхность просеивающего типа

.2 Роликовые и дисковые сепарирующие рабочие органы

. Горки с пальчатой поверхностью

. Рабочие органы ударного взаимодействия

. Автоматические электронные рабочие органы

Введение

Основными примесями клубней картофеля при их послеуборочной обработке являются мелкие частицы почвы различной влажности, почвенные камки, камни и растительные остатки, некондиционные клубни. Некондиционными считаются клубни и плоды с различными повреждениями, порезами и гнилью. Для определения названых примесей и некондиции от основной массы клубней существуют различные рабочие органы. В таблице приведены рабочие органы, наиболее широко используемые при послеуборочной обработке картофеля.

Таблица 1. Применяемые рабочие органы для отделения примесей и некондиционных клубней картофеля.

Рабочие органыМелкие почвенные примесиРастительные остаткиПочвенные комкиКамниНе кондиция клубнейПросеивающего типададаГорки с пальчатой поверх.дадаТранспортно-щеточныедадаУдарного взаимодействиядададаИгольчатыедададаВибрационныедадаС использованием разной плотности компонентовдададаПневматическиедададада

Из таблицы 1 видно, что ряд рабочих органов обладает определенной универсальностью, так как их применяют для отделения различных видов примесей и некондиции.

Основными параметрами, определяющими работу отделителей различных примесей, является производительность, степень отделения примесей и повреждение продукции. В зависимости от вида продукта и вида примесей первые два показателя определяются для каждого вида устройства.

Повреждения, наносимые обрабатываемому продукту, например картофелю, определяются двумя, называемыми факторами механической нагрузки и чувствительностью к повреждениям сельскохозяйственного продукта. Повреждения возникают при значительных относительных скоростях обрабатываемых продуктов и элементов рабочей поверхности, например при проскальзывании.

. Сепарирующие рабочие органы просеивающего типа

Рабочие органы применяются при послеуборочной обработке картофеля и овощей, для отделения мелких почвенных примесей, аналогичны рабочим органам послеуборочных машин. В силу того, что количество почвенных примесей в массе, подаваемой при обработке, значительно меньше, чем при уборке, органы сортирующих машин и линий делают более лёгкими. Например, на сепарирующем элеваторе пружины монтируют на стандартную втулочно-роликовую цепь с шагом 38 мм, которая не может быть использована в элеваторах уборочных машин, из-за быстрого выхода из строя. Чтобы не получить излишних повреждений клубней, поверхность сепарирующих органов покрывают резиной. Скорость движения сепарирующих элеваторов несколько ниже по сравнению со скоростью движения элеваторов уборочных машин, она составляет порядка 0,38 м/с. Однако при проектировании рабочих органов следует предусматривать их надёжную работу при попадании камней в обрабатываемый материал.

При абсолютным показатели сепарации рабочих органов элеваторного типа равно 60…70 кг/(м2*с). Рабочая поверхность элеватора или грохота площадью около 1…1,5 м2 определяемая из компоновочных и конструкционных соображений, должна обеспечивать отделение от клубней поступающей почвы в виде мелких примесей.

В настоящее время на элеваторах всё шире применяют принудительное регулируемое встряхивание. Основными параметрами элеватора будут: длина - L, ширина - , линейная скорость ленты элеватора - Vэл.. Следует заметить, что, несмотря на обрезинивание прутков элеватора поперечное их расположение, как показали опыты, приводит к определенным повреждениям клубней.

.1 Ременная сепарирующая поверхность просеивающего типа

Ременная поверхность с параллельно расположенными ремнями и эксцентрическим встряхиванием. Ременный рабочий орган для выделения мелких примесей образован параллельно расположенными прорезиненными ремнями круглого поперечного сечения диаметром 16 мм для активации процесса встряхивания сообщает ремням колебания в вертикальной плоскости. Чтобы в примеси не выделялись клубни картофеля, необходимо ширину калибрующей щели выдерживать постоянной. Исследования показали, что ширина калибровочной щели практически не изменяется, если под нагрузкой вертикальный прогиб ремней составляет не более 5 мм. Для уменьшения прогиба ремни натягивают, но при большом натяжение срок службы ремней сокращается, условия работы отделителя ухудшаются. Поэтому ремни натягивают с усилием Рt = 200…220 Н. производительность отделителя при ширине рабочего органа 965 мм лежит в пределах 40…67 т/ч. Степень выделения примесей зависит от интенсивности колебания ремней. Установлено, что при угловой скорости встряхивания Wв = 54,5 рад/с и скорости ремней Vр = 0,8 м/скорость соударения составляет 0,45 м/с.

.2 Роликовые и дисковые сепарирующие рабочие органы

Состоят из батареи валов, на которых смонтированы либо ролики, либо диски. К их основным параметрам относятся: диаметр роликов Др (дисков), зазор между ними, частота вращения n, длина сепаратора L, ширина сепаратора В.

Для выбора оптимального варианта рабочих органов для устанавливаемого роторного сепаратора рассмотрим достоинства и недостатки каждого варианта.

Дисковые сепараторы (рис.3.1), как показывает их эксплуатация, в процессе работы соскакивают со ступиц и весьма недолговечны. При обработке влажного и засоренного вороха (более 25% по массе), сепаратор залипает, забивается и дополнительно повреждает клубни. Кроме того, дисковые сепараторы работают в интенсивном режиме с числом оборотов до 120 с-1, для частичного предотвращения налипания почвы и устойчивого перемещения вороха. Интенсивный режим значительно повышает скорость соударения между клубнями и рабочими органами, что повышает повреждаемость картофеля.

Рис.3.1 Дисковый рабочий орган.

Роторно-пальцевые рабочие органы (рис.3.2) имеют ряд преимуществ по сравнению с дисковыми. Одним из таких достоинств является повышение высоты транспортирования и возможность установки роторных сепараторов с такими рабочими органами под значительными углами. Исследования показывают, что для эффективной сепарации примесей и исключения защемления компонентов вороха эластичные пальцы роторов должны иметь сферическую форму поверхности с наклоном против направления вращения. Соударения картофеля с такими рабочими элементами роторного сепаратора практически не приводят к повреждениям клубней за счет перехода части кинетической энергии клубня в потенциальную энергию деформации упругого пальца ротора. Перемещение массы роторами происходит с частичным отрывом от рабочей поверхности, что, несомненно, способствует интенсификации процесса сепарации примесей.

Рис.3.2 Роторно-пальцевый рабочий орган.

Высокой эффективностью сепарации пласта обладают пайлерные сепараторы (рис.3.3), которые используются в составе оборудования для послеуборочной обработки картофеля, а также для разделения почвенного пласта в картофелеуборочных машинах. В основном пайлерные рабочие поверхности используются как дополнительные устройства для выделения примесей при обработке сильно засоренного вороха. Функционируют такие сепараторы в основном с обеспечением безотрывного перемещения вороха и кроме сепарации примесей производят частичное разрушение комков и очистку корнеклубнеплодов. Последовательно расположенные рабочие органы пайлерных сепараторов должны располагаться под углом 90°,иначе снижается транспортирующая способность данного вида сепараторов. Кроме того, при данном типе рабочих органов наблюдается повышенная повреждаемость клубней вследствие их перемещения с трением о поверхность.

Рис.3.3. Пайлерный рабочий орган.

Анализируя свойства различного рода рабочих поверхностей, сделан вывод, что для основного сепарирующего рабочего органа наиболее оптимальным является установка роторно-пальцевого сепаратора. Данный сепаратор обеспечивает требуемую интенсивность сепарации почвы и минимальную повреждаемость клубней картофеля.

. Горки с пальчатой поверхностью

Горки с пальчатой поверхностью применяют для выделения мелких почвенных примесей и растительных остатков. Угол наклона рабочей поверхности ?г для отделения клубней картофеля, корней плодов и овощей от растительных остатков можно определить из формулы:

;

где f - коэффициент трения клубней по пальчиковой поверхности.

угол трения клубней по резине. град.

Обычно = 45…55 град. Для нормального осуществления технологического процесса отделения существенное значение имеет выбор координаты места и направления подачи обрабатываемого вороха на горку и общей её длины. Расстояние от верхнего вала до места подачи обычно Lп = 0,4…0,6 м.

Общая длина горки (расстояние между осями валов), обеспечивающее выделение не только растительных остатков, но и части мелких почвенных примесей, должно быть примерно 10…15 м.

На основе продольных пальчатых горок разработан эффективный сепарирующий рабочий орган для выделения свободных почвенных и растительных примесей от клубней и корнеплодов. Он состоит из трёх последовательно расположенных полотен: первое - горизонтальное, последующие - наклонные. Пальчатое полотно средней горки имеет более крупные пальцы для отделения растительных остатков. На нижней горке отделяются почвенные примеси.

. Рабочие органы ударного взаимодействия

клубень картофель сепарирующий

При послеуборочной обработке находят применение рабочие органы ударного взаимодействия для отделения клубней картофеля от почвенных комков и камней. В них используется различие упругих свойств компонентов обрабатываемой смеси. Наиболее благоприятным является удар о неподвижную массу, очень большую по сравнению с клубнем. Форму и размеры рабочего органа можно изменять в зависимости условий и конструктивных требований. Его обычно выполняют в виде вала со сферической или цилиндрической поверхностью радиусом . Повреждение клубней при этом небольшое и находится в пределах 0,67…2,0 %.

Установлено, что твёрдая поверхность предпочтительнее упругой: при влажности почвы 8,1…10,6 % отделяется 87 % клубней картофеля и 98 % комков. При повторной сепарации отходов содержащих клубни общее количество выделенных клубней составляет 98 %. Производительность на один канал отделителя 1,5…2 т/ч.

. Автоматические электронные рабочие органы

Автоматические электронные рабочие органы основаны на использовании различий в отражении и поглощении различных полей, излучений, в том числе в комбинации с агротехническими свойствами разделяемых продуктов. Используются для отделения от основной массы клубней картофеля, корней и плодов соразмерных примесей (комков, камней) и некондиции, т.е. примесей отбираемых в ручную. Они реализуют различные методы контроля. При этом клубни картофеля и плоды оцениваются при помощи средств автоматического контроля и разделяются по различию их товарных качеств. Среди этих качеств следует отметить объём, размеры, форму, размер и вид повреждений, наличие различных болезней и др. Несмотря на известную сложность и высокую стоимость создаются различные устройства такого назначения. Подобные устройства используют также для разделения клуней и плодов по размерам.

Система фотометрического распознавания производимого на основе различия коэффициентов отражения, работает следующим образом. От источника световой поток направляется на объект распознавания, отражается от него и улавливается датчиком. Сигнал датчика подаётся на логическую схему распознавателя, после чего однозначно определяемый сигнал картофель - примесь или размер подаётся на исполнительный орган, который производит разбраковку тел в зависимости от полученной команды. При большом числе датчиков можно оценивать объект с разных сторон и находить различительные признаки в разделяемых объектах.

Независимо от видов используемого способа разделения или агротехнических свойств разделяемых компонентов все автоматические электронные разделители имеют общие узлы: устройство для подачи компонентов на разделение, система датчиков, приёмники сигналов, анализ данных и выработки сигнала, исполнительный механизм, транспортёры отвода разделенных компонентов, рабочие органы и устройства, система управления.

Спектральный анализ клубней картофеля почвенных комков и камней показывает, что полное отделение светлых клубней от комков почвы происходит в диапазоне ват близких к 1мин., при оптических их коэффициентах близких к двум. Для отделения сильно загрязненных клубней количество и расположение датчиков необходимо выбирать так, чтобы иметь возможность выделения из клубня участков, не закрытых почвой.

Рассмотренные выше рабочие органы обладают как достоинствами, так и недостатками. Так, например, сепарирующие рабочие органы элеваторного типа, несмотря на обрезинивание прутков, вследствие периодического встряхивания наносят повреждения клубням. Также этот рабочий орган обладает большой металлоемкостью.

Сепарирующие рабочие органы ременного типа вследствие соблюдения определенного прогиба ремней под действием силы тяжести клубней обладают повышенными затратами мощности на движении сильно натянутых ремней. При избыточном натяжении увеличивается нагрузки на валы со шкивами и возможны их поломки.

Роликовая поверхность при повышенной влажности почвы залипает, неустойчиво транспортирует картофель.

Удельная производительность роторной поверхности значительно выше роликовых сепарирующих поверхностей просеивающего типа. Это объясняется более активным воздействием роторов на проход клубней.

Главным недостатком автоматических рабочих органов это их сложность и дороговизна.

Из сказанного можно сделать вывод, что необходимо совершенствовать конструкцию и технологический процесс сепарирующее - калибрующих рабочих органов с целью сохранения и повышения точности калибрования при увеличении производительности.

Выполненная работа направлена на создание роторно-пальцевого сепарирующее - калибрующего устройства, обеспечивающего высокое качество обработки вороха, корнеклубнеплодов при широком диапазоне изменения засоренности исходного продукта, влажности, разнофракционного состава, без повреждения клубней и при снижении затрат ручного труда на переборку.

Рабочей гипотезой явилось предположение о возможности придания вибрации пальцевым роторам с целью интенсификации процесса сепарации почвы и калибрования корнеклубнеплодов при условии наименьшей повреждаемости продукта.

Больше работ по теме: