Вибрационные сепарирующие машины используются для обогащение полезных ископаемых, для вибрационной обработки деталей, для изготовления литейных форм и выбивки опок, для разделение различного рода порошков, подготовки сырья в технологических процессах производства строительных изделий и пищевых производств, сепарирования зерна на элеваторах, подготовке семян в агропромышленном комплексе. Характеристики машин для вибрационного разделения сыпучих смесей [1] приведены в табл.

Наиболее сложными по технологическим требованиям являются разделительные процессы в пищевых производствах и при очистке семян сельскохозяйственных культур. Это определяется большим разнообразием физико-механических свойств исходных компонентов, а также высокими требованиями к конечному продукту. Высокие технологические требования к качеству сепарирования обусловили наибольшее разнообразие, сложность конструкции и приводов сепарирующих машин. При этом их принципиальные

Таблица

Характеристика машин для разделения сыпучих смесей

конструктивные и кинематические схемы включают в себя и сепарирующие машины смежных отраслей техники, использующие вибрационное разделение сыпучих смесей.

В зерноперерабатывающих производствах большинство разделительных процессов основывается на применении вибрационных машин. В данных машинах осуществляются следующие технологические процессы: очистка сырья от примесей, фракционирование, сортирование. Вибрационные сепараторы бывают непрерывного и периодического действия. Наибольшее применение нашли сепараторы непрерывного действия. Особенности технологических и конструктивных схем этих машин в зависимости от признаков и способов разделения частиц, рабочих органов и траекторий их движения приведены в работе [2].

В зависимости от назначения данные машины отличаются друг от друга по типу привода, по числу и расположению колеблющихся ситовых корпусов, по характеру их движения. С учетом классификации вибромашин, предложенной И. И. Быховским [3], основные группы зерноочистительных машин по назначению можно охарактеризовать следующим образом (рис. 1).

Рис. 1. Классификация вибрационных сепарирующих машин с плоскими ситами

Большую группу машин составляют машины для очистки зерна от примесей (сепараторы типа ЗСМ, ЗПС, ЗВС-20, Р8-УЗК-50, А1-БИС, А1-БЛС, А1-БСФ, “Классифайер”). Данные машины используются на элеваторах и хлебоприемных пунктах, в подготовительных отделениях мукомольных предприятий, в технологических линиях комбикормовых заводов. Основная технологическая функция сепараторов – очистка зерна от примесей по аэродинамическим признакам (пыли, частиц оболочек, легких сорных примесей) и размерным признакам (крупные и мелкие частицы). Аналогичные кинематические схемы имеют вибрационные сепарирующие машины в горнорудной промышленности, сепараторы для фракционирования порошков.

Для выделения органических и минеральных примесей, которые отличаются от зерна по весу, но имеют тот же размер и аэродинамические характеристики, применяют камнеотделительные машины типа Р3-БКТ и концентраторы типа А1-БЗК.

Сортирование промежуточных продуктов размола зерна по размерам производят в рассевах. Сортирование круподунстовых продуктов по качеству для получения однородных по содержанию эндосперма фракций производят в ситовеечных машинах (критерий разделения – различная объемная масса).

Для обработки сходовой фракции после вымольной машины А1-БВГ в качестве вспомогательной машины используется виброцентрофугал Р3-БЦА, который обеспечивает сепарирование трудносыпучей влажной смеси, содержащей муку.

По типу преобразования подводимой энергии в энергию механических колебаний привода зерноочистительных машин делятся на две группы (рис. 2). Простейшими из них являются кинематически жесткие приводы. Достоинство кинематически жесткого привода в том, что он обеспечивает заданную амплитуду колебаний рабочего органа при изменении частоты колебаний, колеблющейся массы и технологической нагрузки.

Рис. 2. Классификация приводов рабочих органов сепарирующих машин

Недостатком такого привода является действие больших инерционных сил на звенья устройства.

При возвратно-поступательном движении двух ситовых корпусов применяют эксцентриковый колебатель.

К следующей группе приводных устройств относятся инерционные колебатели. Амплитуда колебаний зерноочистительных машин с инерционными колебателями зависит от соотношения частот вынужденных и собственных колебаний, массы рабочих органов и обрабатываемого продукта.

По числу колеблющихся твердых тел (корпусов) вибрационные зерноочистительные машины делятся на одномассные и двухмассные. В двухмассных зерноочистительных машинах последовательное просеивание расслоенной зерновой смеси через сито позволяет не только выделять мелкие легкие примеси, но и разделять очищенное зерно по различным признакам.

Форма колебаний рабочего органа определяется динамическими характеристиками системы (приводным устройством, массой рабочего органа, жесткостью упругих связей). Форма колебаний рабочего органа выбирается в зависимости от назначения зерноочистительной машины. Во многих машинах рабочие органы совершают возвратно-поступательное движение, в них используют упругие связи в виде пластинчатых деревянных (многослойная фанера) или стальных пружин и резинометаллических опор. В последние годы получили распространение зерноочистительные машины с круговыми эллиптическими движениями в вертикальной плоскости. В них применяют упругие связи в виде стальных пружин, изогнутых в виде полукольца и резинометаллические опоры. Имеется группа машин, рабочие органы которых совершают круговое поступательное движение в горизонтальной плоскости.

Характер движения рабочего органа может быть гармоническим или псевдогармоническим в зависимости от конструкции и материала упругих связей и типа привода. В большинстве зерноочистительных машин используют связи с линейными упругими характеристиками, характер движения рабочего органа в таких машинах гармонический.

Использование резинометаллических опор привело к применению на зерноочистительных машинах упругих связей с нелинейной характеристикой, которые определяют псевдогармонический характер движения рабочего органа.

Ряд приведенных на рис.1 характеристик вибрационных зерноочистительных машин совпадает. Машины работают в высокочастотном диапазоне с принудительной кинематикой рабочего органа. Большинство машин работает в зарезонансном режиме, т.е. частота вынужденных колебаний значительно превышает частоту собственных колебаний, что обеспечивает устойчивое движение системы.

Приведенная классификация вибрационных зерноочистительных машин позволяет объединять различные машины в соответствующие группы по тем или иным признакам и совершенствовать общую методику их расчета.

Стабильность протекания технологического процесса вибрационных зерноочистительных машин во многом зависит от устойчивости виброхарактеристик (виброускорение, виброперемещение), которые обеспечиваются динамическим режимом подвижных частей машин, а также жесткостью конструкции, которая закладывается на стадии проектирования.

Анализ научно-технической литературы по данной проблеме [3, 4] показывает, что основными тенденциями развития вибрационных зерноочистительных машин являются:

-совершенствование приводных устройств;

-оптимизация динамического режима ситовых корпусов при различных видах движения;

-более эффективное использование основных и сопутствующих признаков разделения;

-автоматизация загрузки машины и регулирования оптимальных режимов работы отдельных рабочих органов;

-повышение стабильности динамических характеристик машин на основных и переходных режимах работы;

-снижение вибрации несущих конструкций и оптимизация жесткости элементов рамной конструкции.