Результат интеллектуальной деятельности: Вибрационный конвейер

Изобретение относится к области кормопроизводства и может быть использовано на животноводческих фермах, в пищевой, химической и других отраслях для перемещения фуражного зерна, комбикормов животным и птице других сыпучих материалов.

Известен вибрационный конвейер (а.с. SU 1819839 A1, B65G 27/00, 1989), содержащий два грузонесущих органа, соединенных между собой качалками, шарнирно соединенными со стенками, которые установлены на опорной раме, эксцентриковый вибропобудитель и упругие резиновые элементы, соединяющие грузонесущие органы посредством кронштейнов.

Недостатками этого вибрационного конвейера являются сложная и ненадежная система вибропривода с эксцентриковым возбудителем и шарнирными качалками, высокая материалоемкость.

Известен вибрационный конвейер (пат. RU 2458843 C1, B65G 27/08, 2011), содержащий желоб, установленный на неподвижной раме с помощью наклонных плоских рессор, и вибропровод. Высота передних по ходу движения транспортируемого груза рессор принята меньше высоты задних рессор.

Недостатком этого вибрационного конвейера является неравномерное усилие на транспортируемый материал по длине грузонесущего желоба. Автор ошибочно считает, что угол α - угол вибраций - одинаковый, притом, что высота передних по ходу движения транспортируемого груза рессор (h₁) принята меньше высоты задних рессор (h₂). При одной и той же амплитуде колебания угол вибрации α меньше там, где длиннее радиус колебаний (h₂); в данном случае h₂>h, и соответственно α₂<α.

Известен вибрационный конвейер (пат. 2410316 C2, B65G 27/08, B65G 27/34, 2009 - принят за прототип), содержащий желоб, подвески и вибропобудитель. Желоб состоит из двух частей, симметрично расположенных относительно эксцентрикового вибропобудителя и соединенных с ним шарнирными звеньями, противоположные концы частей желоба снабжены штоками с регулируемыми тарелками, опирающимися на пружины; подвески выполнены в виде гибких тяг различной длины, обеспечивающих пологонаклонное расположение обеих частей желоба к горизонту.

Недостатком этого вибрационного конвейера является некорректная кинетическая схема с четырьмя степенями свободы: возвратно-поступательное движение желоба и сыпучего материала вдоль желоба и системы колебательного движения вокруг центров подвески Q₁ и Q₂ в одну и другую сторону.

При плоском движении твердого тела, как в данном случае, (см. кинематическую схему вибрационного конвейера, для наглядности угол наклона желоба и угол отклонения подвески увеличены), кинетическая энергия (T) вычисляется по теореме Кенига (Н.Н. Никитин. Курс теоретической механики. 5-е изд. М., Высшая школа, 1990, сс. 335, 336), она складывается из кинетической энергии поступательного движения тела вместе с центром масс (Т_п) и кинетической энергии от вращения вокруг оси (Т_вр), проходящей через центр масс перпендикулярно плоскости движения:

где v=wh - скорость тела при вращении; w - угловая скорость тела; h - кратчайшее расстояние от точки m до центра вращения (радиус R); j=mh² - момент инерции.

Таким образом, при постоянной амплитуде колебания кинетическая энергия Т_вр изменяется по длине и по мере наклона желоба, поэтому образуются заторы сыпучего материала в желобе, что и подтвердил опыт.

Кроме того, непродуктивно расходуется энергия для натяжения подвесок.

Задачей предлагаемого изобретения является создание более рациональной кинематической схемы колебательного процесса, исключающей вращательное движение желоба, непроизводительные потери энергии на бесцельные перемешивания транспортируемого материала в желобе и бесполезные натяжения подвесок при рабочем и холостом ходе желоба, что позволит обеспечить устойчивость работы вибрационного конвейера и снижение удельных затрат энергии на транспортировку.

Поставленная задача достигается тем, что в вибрационном конвейере, содержащем желоб, подвески и вибропобудитель, новым является то, что боковые стенки и днище желоба выполнены гофрированными с высотой гофры h, вертикальная часть которой направлена в сторону продвижения сыпучего продукта при рабочем ходе желоба, и расстоянием между гофрами l, причем подвески выполнены в виде осей, жестко прикрепленных к днищу желоба, снабженных подшипниками на концах, контактирующими с уголками, расположенными на верхней наклонной части рамы под углом α к горизонту, при этом рама с обоих торцов попарно и симметрично оснащена плоскими рессорами, касающимися при работе конвейера упоров желоба и передающими ему возможность колебательного движения, а в качестве вибропобудителя используется электровибратор.

Потребность в применении вибрационных конвейеров для транспортировки сыпучих материалов, фуражного зерна и комбикормов в особенности для раздачи кормов в свиноводстве возрастает. Объясняется это простой конструкцией, надежностью в работе, универсальностью и возможностью применения интеллектуальных систем управления производством.

С появлением электровибраторов с регулируемой амплитудой и частотой вибрации 950-2900 вибраций в минуту появилась возможность выбора режима колебаний в зависимости от вида транспортируемых сыпучих материалов.

В качестве желоба часто используется труба. Однако для кормораздатчиков желоб прямоугольного сечения предпочтителен.

В предлагаемом вибрационном конвейере сыпучий материал перемещается не только подпором потока транспортируемого материала и за счет угла наклона желоба к горизонту, как это делается сейчас, а также благодаря выполнению боковых стенок и днища желоба гофрированными с высотой гофры h, вертикальная часть которой направлена в сторону продвижения сыпучего продукта при рабочем ходе желоба, и расстоянием между гофрами l, что позволяет дополнительно осуществлять механическое проталкивание сыпучего материала от места загрузки к выгрузке. Гофрированный желоб может изготавливаться из жести или отливаться из полимеров.

Размер гофры выбирается в зависимости от размеров перемещаемого сыпучего материала. Например, для транспортировки зерна высота гофры h равна 4-5 мм, а расстояние между гофрами l - 8-10 (Соколов А.Я. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна. М., Колос, 1973, с. 28 и табл. VI-2).

Выполнение подвесок в виде осей, жестко прикрепленных к днищу желоба, снабженных подшипниками на концах, контактирующими с уголками, расположенными на верхней наклонной части рамы под углом α к горизонту, обусловлено тем, что вектор усилий максимального механического перемещения материала гофрированной поверхностью боковых стенок и днища желоба и вектор усилий гармонических колебаний от вибратора совмещен и направлен вдоль траектории движения сыпучего материала. При этом условии достигаются устойчивый процесс транспортирования, наивысший КПД затраченной энергии и производительность конвейера.

Предложенные плоские (пластинчатые) рессоры являются наиболее долговечными и надежными в работе (Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. М., Машиностроение, 1983, стр. 373. рис. 13.9а).

Угол наклона верхней части рамы α, а следовательно, уголков и гофрированного желоба к горизонту (2-3°) определяется опытным путем, в зависимости от транспортируемого материала.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема вибрационного конвейера, на фиг. 2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг. 3 - разрез Б-Б по фиг. 2.

Вибрационный конвейер (для перемещения сыпучих материалов, а именно фуражного зерна) содержит приемный бункер 1 (см. фиг. 1), сообщенный посредством регулировочной заслонки 2 с гофрированным желобом 3, имеющим высоту гофр h и расстояние между гофрами l, на продолжении днища которого 4 установлен электровибратор 5. К днищу гофрированного желоба 3 жестко прикреплены оси 6 с подшипниками 7 на концах, наружное кольцо которых находится в контакте с уголками 8 (см. фиг. 2), расположенными на верхней наклонной части рамы 9 под углом α к горизонту. На раме 9 с обоих торцов попарно и симметрично закреплены плоские рессоры 10, а на гофрированном желобе 3 - упоры 11. Вибрационный конвейер снабжен выгрузным рукавом 12 и приемным бункером 13.

Вибрационный конвейер работает следующим образом. При заполненном приемном бункере 1 приводят в действие (вибрацию) гофрированный желоб 3 включением в работу электровибратора 5, установленного на продолжении 4 днища гофрированного желоба 3. Открывают регулировочную заслонку 2 и загружают гофрированный желоб 3 до тех пор, пока он не заполнится на половину высоты. В таком положении закрепляют регулировочную заслонку 2 для постоянной работы. Под напором потока сыпучего материала, угла наклона гофрированного желоба 3 к горизонту α, вертикальной части гофры гофрированного желоба 3, направленной в сторону продвижения сыпучего продукта при рабочем ходе гофрированного желоба 3, а также его колебательного движения, производящего подшипниками 7, установленными на концах осей 6, жестко прикрепленных к днищу гофрированного желоба 3, наружное кольцо которых контактирует с полками уголков 8, расположенных на верхней наклонной части рамы 9, осуществляется механическое проталкивание сыпучего материала от места загрузки к выгрузке. Плоские рессоры 10, попарно и симметрично прикрепленные с обоих концов к раме 9, во время работы постоянно касаются упоров 11, расположенных на гофрированном желобе 3, стабилизируют заданный режим вибрации гофрированного желоба 3 и вместе с уголками 8 удерживают его в заданном положении. Сыпучий материал через выгрузной рукав 12 высыпается в приемный бункер 13.

Остановка вибрационного конвейера осуществляется в следующей последовательности: закрывается регулировочная заслонка 2 и при полном опорожнении гофрированного желоба 3 отключается электровибратор 5.

Таким образом, вибрационный конвейер за счет предложенной кинематической схемы позволяет упростить конструкцию, повысить надежность работы установки и ее производительность, снизить удельные энергозатраты.