RU2378174C1

RU2378174C1 - Multi-shelf device for vibration transfer of grain materials

Info

Publication number: RU2378174C1
Application number: RU2008142948/11A
Authority: RU
Inventors: Валентин Александрович Кудрявцев (RU); Валентин Александрович Кудрявцев; Алексей Викторович Костарной (RU); Алексей Викторович Костарной; Алексей Васильевич Шлеенко (RU); Алексей Васильевич Шлеенко; Любовь Евгеньевна Кудрявцева (RU); Любовь Евгеньевна Кудрявцева
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2010-01-10

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: proposed device comprises a frame, tie rods, con rods, drive and trays (1). Posts (5) integrate trays into two sections, and trays of one section are arranged between trays of the other section. Both sections on posts with guides (6) are mounted on framer (7) and jointed with pins 12 via articulated system made up of tie rods (15), slide (14) and con rod (13), said pins being fixed off-center on a pair of disks (11) drive by engine (10). Tray sections reciprocate in horizontal plane asymmetrically due to conversion of engine rotation by articulated system. Device efficiency varies from zero to maximum with dimensionless parametre K=(r-c)/b increasing from zero to unity and reduces to zero with said parametre increasing to amount allowed by articulation diagram, where r is con rod length, c is the distance between disk center and tie attachment to trays, and b is eccentricity of pin attachment to disk.

EFFECT: simplified design and higher efficiency.

7 dwg

Description

Изобретение относится к вибрационному транспортированию, использующему только продольные колебания горизонтальной плоской поверхности, и может быть использовано для перемещения материалов в многополочных устройствах с последовательным перемещением материала с полки на полку, например, при обработке материалов газовыми средами.The invention relates to vibration transportation using only longitudinal vibrations of a horizontal flat surface, and can be used to move materials in multi-shelf devices with sequential movement of material from shelf to shelf, for example, when processing materials with gas media.

Известен вибрационный конвейер (см. патент US 5131525, B65G 27/20), выполненный в виде вибрационного генерирующего устройства, расположенного между концами лотка и включающего в себя двигатель, приводящий в движение две пары вращающихся в противоположные стороны дебалансов со скоростями, отличающимися в два раза, при этом за счет вращения дебалансов с одинаковыми скоростями, но в противоположных направлениях, происходит уравновешивание вертикальных составляющих, а за счет разных скоростей вращения дебалансов создается негармоническое равноамплитудное воздействие дебалансов на лоток, в результате которого обратный ход лотка проходит с большими скоростями и материал проскальзывает по лотку, причем прямой ход лотка идет при малых скоростях и материал перемещается вместе с лотком.Known vibration conveyor (see patent US 5131525, B65G 27/20), made in the form of a vibration generating device located between the ends of the tray and including an engine that drives two pairs of unbalanced rotations in opposite directions with speeds that differ by half in this case, due to the rotation of unbalances with the same speeds, but in opposite directions, the vertical components are balanced, and due to different speeds of rotation of the unbalances, an inharmonic equilibrium the massive effect of unbalances on the tray, as a result of which the backward stroke of the tray passes at high speeds and the material slides along the tray, and the forward stroke of the tray occurs at low speeds and the material moves with the tray.

Недостатками являются низкий коэффициент полезного действия, так как часть энергии привода тратится на гашение вертикальных составляющих вибрации, невозможность использования устройства с одним вибрационным механизмом в многополочных транспортно-технологических конструкциях, реализующих последовательное перемещение материала с лотка на лоток.The disadvantages are the low efficiency, since part of the drive energy is spent on damping the vertical components of the vibration, the inability to use the device with one vibration mechanism in multi-deck transport and technological structures that implement the sequential movement of material from tray to tray.

Известен инерционный конвейер (см. а.с. SU №994364, B65G 27/12), содержащий желоб, установленный на роликах, привод, включающий электродвигатель, муфту, редуктор с эксцентриковым валом и шатунами, насаженными на концы качающегося вала, двух тяг, соединяющих шатуны редуктора с желобом конвейера.A known inertial conveyor (see AS SU No. 994364, B65G 27/12) containing a chute mounted on rollers, a drive including an electric motor, a coupling, a gearbox with an eccentric shaft and connecting rods mounted on the ends of the swinging shaft, two rods, connecting the connecting rods of the gearbox with the conveyor groove.

Известно многополочное устройство вибрационного перемещения зернистых материалов (см. заявку на патент SU №2007105921, B65G 27/12, опубл. 2008.08.27), содержащее две секции лотков с расположением лотков одной секции между лотками другой, установленных на раме и совершающих транспортирующие асимметрические горизонтальные колебания, получаемые за счет преобразования вращательного движения двигателя посредством двух шарнирных систем и включающих тяги, вертикальный шток, шатун, палец и диск. При этом производительность меняется от нуля до максимальной при увеличении абсолютной величины безразмерного параметра K=(d+r-c)/b от нуля до единицы и снижается до нулевой при дальнейшем увеличении абсолютной величины параметра К до значений допускаемой возможностью реализации кинематической схемы механизма, где d - длина штока; r - длина шатуна; c - расстояние от центра диска до места крепления тяг к лоткам и b - эксцентриситет закрепления пальца на диске.Known multiband device for the vibrational movement of granular materials (see patent application SU No. 2007105921, B65G 27/12, publ. 2008.08.27), containing two sections of trays with the location of the trays of one section between the trays of the other, mounted on the frame and performing transporting asymmetric horizontal vibrations obtained by converting the rotational motion of the engine through two hinge systems and including traction, a vertical rod, connecting rod, pin and disk. In this case, the performance changes from zero to maximum with an increase in the absolute value of the dimensionless parameter K = (d + rc) / b from zero to unity and decreases to zero with a further increase in the absolute value of parameter K to values allowed by the possibility of implementing a kinematic scheme of the mechanism, where d - rod length; r is the length of the connecting rod; c is the distance from the center of the disk to the point of attachment of the rods to the trays and b is the eccentricity of the pin on the disk.

Недостатками являются сложность устройства и низкий коэффициент полезного действия, так как часть энергии привода тратится на трение в многочисленных шарнирных соединениях.The disadvantages are the complexity of the device and low efficiency, since part of the drive energy is spent on friction in numerous articulated joints.

Задачей изобретения является упрощение устройства и повышение коэффициента полезного использования энергии.The objective of the invention is to simplify the device and increase the energy efficiency.

Технический результат достигается тем, что в многополочном устройстве вибрационного перемещения зернистых материалов, содержащем секции лотков с расположением лотков одной секции между лотками другой, установленных на раме и совершающих транспортирующие асимметрические горизонтальные колебания, которые получаются за счет преобразования вращательного движения двигателя посредством шарнирной системы, состоящей из тяг, горизонтальных ползунов, шатуна, пальца и диска и изменяющей свою производительность от нуля до максимальной при увеличении абсолютной величины безразмерного параметра К от нуля до единицы и снижающейся до нулевой при дальнейшем увеличении абсолютной величины параметра К до значений допускаемой возможностью реализации кинематической схемы механизма, для преобразования вращательного движения двигателя в транспортирующие асимметрические горизонтальные колебания лотков использована одна шарнирная система, в которой шарнирное соединение тяг с шатуном осуществляется вертикальным ползуном, при этом безразмерный параметр К определяется по формуле K=(r-c)/b, где r - длина шатуна; c - расстояние от центра диска до места крепления тяг к лоткам и b - эксцентриситет закрепления пальца на диске.The technical result is achieved in that in a multiband device for the vibrational movement of granular materials containing sections of trays with the location of the trays of one section between the trays of another installed on the frame and performing transporting asymmetric horizontal vibrations, which are obtained by converting the rotational motion of the engine through an articulated system consisting of rods, horizontal sliders, connecting rod, finger and disk and changing its performance from zero to maximum at increasing the absolute value of the dimensionless parameter K from zero to one and decreasing to zero with a further increase in the absolute value of parameter K to values allowed by the possibility of implementing a kinematic scheme of the mechanism, one articulated system was used to convert the rotational motion of the engine into transporting asymmetric horizontal vibrations of the trays, in which the articulated joint rods with a connecting rod is carried out by a vertical slider, while the dimensionless parameter K is determined by the formulas K = (r-c) / b, where r - length of the connecting rod; c is the distance from the center of the disk to the point of attachment of the rods to the trays and b is the eccentricity of the pin on the disk.

На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - кинематическая схема вибрационного механизма, на фиг.3…7 показаны зависимости перемещения лотка по горизонтальной оси А(φ) от угла поворота φ при различных режимах и значениях безразмерного параметра К.Figure 1 shows a diagram of the proposed device, figure 2 is a kinematic diagram of a vibration mechanism, figure 3 ... 7 shows the dependence of the movement of the tray along the horizontal axis A (φ) on the rotation angle φ under various modes and values of dimensionless parameter K.

Устройство вибрационного перемещения зернистых материалов (см. фиг.1 и 2) содержит плоские горизонтальные лотки 1 с перемещаемым материалом 2, объединенные в две секции 3 и 4, при этом лотки одной секции располагаются между лотками другой, и обе секции шарнирно соединены с вибрационным механизмом, и на четырех стойках 5 с горизонтальными ползунами 6 подвешены на раме 7. На раме 7 установлены также питающий бункер 8 и лоток 9. Вибрационный механизм включает: двигатель 10, соединенный с эксцентриковым механизмом, состоящим из диска 11, на котором эксцентрично закреплен палец 12, шарнирно связанный с ним шатун 13 длиной r, вертикального ползуна 14, шарнирно связанных с ним тяг 15 и направляющих 16. Расстояние от центра диска до места крепления тяг к лоткам равно c. Крепежные болты двигателя 10 проходят через призмы 17, стягиваемые регулировочным болтом 18, и фиксируются на раме 7.The device for the vibrational movement of granular materials (see Figs. 1 and 2) contains flat horizontal trays 1 with the movable material 2, combined in two sections 3 and 4, while the trays of one section are located between the trays of the other, and both sections are pivotally connected to the vibrating mechanism , and on four racks 5 with horizontal sliders 6 are suspended on the frame 7. On the frame 7 there is also a supply hopper 8 and a tray 9. The vibration mechanism includes: an engine 10 connected to an eccentric mechanism consisting of a disk 11 on which ntrichno fixed finger 12 pivotally associated connecting rod 13 length r, the vertical slider 14 pivotally associated rods 15 and rails 16. The distance from the center of the disc to the point of linkage attachment to the trays is equal to c. The mounting bolts of the engine 10 pass through the prisms 17, pulled together by the adjusting bolt 18, and are fixed on the frame 7.

Устройство вибрационного перемещения работает следующим образом.The vibratory displacement device operates as follows.

Двигатель 10 сообщает вращательное движение диску 11 с пальцем 12, имеющим эксцентриситет b, при этом вращательное движение диска 11 посредством шатуна 13 преобразуется в возвратно-поступательное вертикальное движение вертикального ползуна 14, фиксируемое направляющими 16. Ползун 14 посредством тяг 15 передает возвратно-поступательное движение секциям 3 и 4 плоских горизонтальных лотков 1. При этом тяги 15 преобразуют возвратно-поступательное вертикальное движение штока в горизонтальные возвратно-поступательные движения секций лотков. Секции лотков благодаря их подвеске на горизонтальных ползунах 6, установленных в раме 7, имеют возможность перемещения только в горизонтальной плоскости. При этом секции 3 и 4 колеблются в противофазе. Благодаря этому материал 2, подлежащий транспортированию, перемещается от одного конца горизонтального плоского лотка к другому и пересыпается на нижерасположенный горизонтальный плоский лоток, принадлежащий другой секции, которая совершает противофазные колебания и перемещает материал в направлении, противоположном вышерасположенному горизонтальному плоскому лотку.The engine 10 communicates the rotational movement of the disk 11 with the finger 12 having an eccentricity b, while the rotational movement of the disk 11 by means of the connecting rod 13 is converted into the reciprocating vertical movement of the vertical slide 14, fixed by the guides 16. The slide 14 by means of the rods 15 transmits the reciprocating movement to the sections 3 and 4 of the flat horizontal trays 1. In this case, the rods 15 convert the reciprocating vertical movement of the rod into horizontal reciprocating movements of the sections of the trays. Tray sections due to their suspension on the horizontal sliders 6 installed in the frame 7, can only move in the horizontal plane. In this case, sections 3 and 4 oscillate in antiphase. Due to this, the material 2 to be transported is moved from one end of the horizontal flat tray to the other and poured onto the lower horizontal flat tray belonging to another section, which performs antiphase vibrations and moves the material in the opposite direction to the upper horizontal flat tray.

Горизонтальное перемещение материала на предлагаемом устройстве осуществляется за счет генерирования и передачи на секции горизонтальных плоских лотков асимметрических негармонических колебаний, создаваемых эксцентриковым механизмом вибропривода.The horizontal movement of the material on the proposed device is carried out by generating and transmitting to the sections of the horizontal flat trays asymmetric non-harmonic vibrations created by the eccentric vibration drive mechanism.

Математическое моделирование кинематической схемы предлагаемого устройства позволило выделить четыре режима его функционирования, определяемых максимальным и минимальным отклонениями оси шарнира ползуна относительно горизонтальной оси, проходящей через оси шарниров тяг у лотков. Режимы функционирования отличаются характером зависимости кинематических и динамических параметров механизма во времени, при этом во всех зонах на зависимости перемещения лотка по горизонтальной оси от времени наблюдаются экстремумы при ±0,5 π·n (n - нечетное число). Соотношение максимального и минимального отклонений верхней точки штока относительно горизонтальной оси O-O, проходящей через точки крепления тяг к лоткам, отражается безразмерным параметром К=(r-c)/b, который может изменять свои значения в пределах от K=-(l/b-1) до K=(l/b-1).Mathematical modeling of the kinematic scheme of the proposed device made it possible to distinguish four modes of its operation, determined by the maximum and minimum deviations of the axis of the hinge of the slider relative to the horizontal axis passing through the axis of the hinges of the rods at the trays. The operating modes are distinguished by the nature of the dependence of the kinematic and dynamic parameters of the mechanism over time, while in all zones the extremes are observed at ± 0.5 π · n (n is an odd number) as a function of the movement of the tray along the horizontal axis versus time. The ratio of the maximum and minimum deviations of the upper point of the rod relative to the horizontal axis OO passing through the attachment points of the rods to the trays is reflected by the dimensionless parameter K = (rc) / b, which can change its values in the range from K = - (l / b-1) to K = (l / b-1).

Параметру K=0, что наблюдается при r=c, соответствует геометрически симметричный режим (фиг.3), при котором механизм генерирует гармоническую вибрационную силу, лотки за один оборот диска совершают два равноамплитудных колебания, и транспортирование материала отсутствует. В этом режиме на графике зависимости перемещения лотка по горизонтальной оси от угла поворота пальца φ продемонстрированы два колебания, совершаемые за один оборот диска и при которых верхняя точка штока будет попеременно находится в крайнем верхнем и нижнем положениях на равном расстоянии над и под горизонтальной осью, проходящей через точки крепления тяг к стойкам (ось О-О на фиг.2-7).The parameter K = 0, which is observed at r = c, corresponds to a geometrically symmetric mode (Fig. 3), in which the mechanism generates harmonic vibrational force, the trays perform two equal-amplitude vibrations in one revolution of the disk, and there is no material transportation. In this mode, on the graph of the dependence of the movement of the tray along the horizontal axis on the angle of rotation of the finger φ, two oscillations are shown that occur during one revolution of the disk and in which the top point of the rod is alternately located in the extreme upper and lower positions at an equal distance above and below the horizontal axis passing through the attachment points of the rods to the uprights (axis O-O in figure 2-7).

Остальные режимы характеризуются негармоническим воздействием на лоток, при котором происходит вырождение колебаний, совершаемых лотками за один оборот.The remaining modes are characterized by an inharmonic effect on the tray, during which the degeneration of vibrations made by the trays in one revolution occurs.

В режиме 2, наблюдаемом в интервале К=0…±1, секции горизонтальных плоских лотков совершают противофазные колебания, благодаря чему материал на двух соседних лотках перемещается в противоположных направлениях. При подъеме двигателя, осуществляемого с помощью регулировочного болта 18, в результате изменения расстояния с между осью диска 9 и осью O-O параметр К увеличивается, а крайне верхнее и нижнее положения верха штока будут подниматься вверх. При этом одно колебание не изменит свою амплитуду, а у второго происходит уменьшение амплитуды, и оно, по мере увеличения параметра К от 0 до 1, вырождается. На фиг.4 приведена зависимость перемещения лотка А(φ) по горизонтальной оси O-O от угла поворота пальца φ при значениях безразмерного параметра K=0,2. Как видно из приведенного графика, колебания лотков стали асимметричны. Во время роста скорости движения лотка (при φ=0→π/2) сила ускорения превышает силу трения материала о лоток и материал с возрастающей скоростью проскальзывает относительно поверхности лотка. При последующем резком замедлении скорости лотка (при φ=π/2→π) сила трения материала о лоток изменяет свое направление на противоположное, скорость проскальзывания материала снижается, и в момент равенства сил замедления и трения (при φ≈π) проскальзывание материала прекращается, и он начинает двигаться вместе с лотком, совершая прямой ход. В интервале φ≈π…2π наблюдается второе колебание лотка, у которого амплитуда и ускорение меньше, и соответственно проскальзывания материала будут совершаться при малых значениях параметра K, а при значениях, приближающихся к 1, - проскальзывания материала будут отсутствовать. По этой причине производительность устройства вибрационного перемещения, по мере приближения параметра K к l, будет расти от нуля до максимальной. При опускании двигателя будут наблюдаться аналогичные закономерности, но при этом зависимость перемещения лотка А(φ) по горизонтальной оси O-O от угла поворота пальца φ будет зеркальной (это проиллюстрировано на фиг.5), и направление перемещения материала по лоткам изменится на противоположное.In mode 2, observed in the interval K = 0 ... ± 1, sections of horizontal flat trays perform antiphase oscillations, as a result of which the material on two adjacent trays moves in opposite directions. When the engine is lifted by means of the adjusting bolt 18, as a result of a change in the distance c between the axis of the disk 9 and the O-O axis, the parameter K increases, and the extremely upper and lower positions of the top of the rod will rise up. In this case, one oscillation will not change its amplitude, and the second one has a decrease in amplitude, and it degenerates with increasing parameter K from 0 to 1. Figure 4 shows the dependence of the movement of the tray A (φ) along the horizontal axis O-O from the angle of rotation of the finger φ at values of the dimensionless parameter K = 0.2. As can be seen from the graph, the oscillations of the trays became asymmetric. During the growth of the speed of the tray (with φ = 0 → π / 2), the acceleration force exceeds the friction force of the material on the tray and the material slides with increasing speed relative to the surface of the tray. With the subsequent sharp deceleration of the speed of the tray (at φ = π / 2 → π), the friction force of the material on the tray changes its direction, the slippage rate of the material decreases, and at the moment of equal deceleration and friction forces (at φ≈π), the material slip stops and he begins to move along with the tray, making a straight course. In the interval φ≈π ... 2π, the second oscillation of the tray is observed, in which the amplitude and acceleration are less, and, accordingly, material slippage will occur at small values of the parameter K, and for values approaching 1, there will be no slippage of the material. For this reason, the performance of the vibratory displacement device, as the parameter K approaches l, will grow from zero to maximum. When lowering the engine, similar patterns will be observed, but the dependence of the movement of the tray A (φ) along the horizontal axis O-O on the angle of rotation of the finger φ will be mirrored (this is illustrated in Fig. 5), and the direction of movement of the material along the trays will be reversed.

В критическом режиме, соответствующем значениям K=±1, происходит исчезновение одного колебания, период оставшегося колебания увеличивается в два раза. При r-c=b параметр K=1 и крайне нижнее положение верха штока совпадет с осью О-О, а при r-c=-b параметр K=-1 и крайне верхнее положение верха штока совпадет с осью О-О. В течение обратного хода при φ=π…2π и К=1, как это видно из графика зависимости перемещения лотка А(φ) по горизонтальной оси О-О от угла поворота пальца φ (фиг.6), второе колебание отсутствует и материал перемещается вместе с лотками. Скорость виброперемещения в этом режиме достигает максимальных значений и динамические условия работы механизма близки к оптимальным. Этот режим рекомендуется для практического использования.In the critical mode corresponding to the values K = ± 1, one oscillation disappears, the period of the remaining oscillation doubles. With r-c = b, the parameter K = 1 and the extremely lower position of the top of the rod coincides with the O-O axis, and with r-c = -b the parameter K = -1 and the extremely upper position of the top of the rod coincides with the O-O axis. During the return stroke at φ = π ... 2π and K = 1, as can be seen from the graph of the dependence of the movement of the tray A (φ) along the horizontal axis О-О on the angle of rotation of the finger φ (Fig. 6), the second oscillation is absent and the material moves along with trays. The vibration displacement speed in this mode reaches maximum values and the dynamic working conditions of the mechanism are close to optimal. This mode is recommended for practical use.

Последний 4 режим соответствует значениям K=±[1…(l/b-1)]. В нем по мере увеличения значения К (по абсолютной величине) крайне верхнее и нижнее положения верха штока находятся выше оси О-О (при К>1) или ниже оси О-О (при К<-1). В обоих случаях происходит уменьшение амплитуды и ускорений оставшегося колебания, скорость виброперемещения снижается, а динамические условия работы механизма ухудшаются. При достаточно малых амплитудах силы ускорения и замедления станут меньше силы трения материала о лоток и перемещение материала прекратится. На фиг.7 приведена зависимость перемещения лотка по горизонтальной оси О-О А(φ) от угла поворота пальца φ при значениях безразмерного параметра К=3. Этот режим не рекомендуется для практического использования по причине ухудшенных динамических условий работы механизма.The last 4 mode corresponds to the values K = ± [1 ... (l / b-1)]. In it, as the value of K increases (in absolute value), the extremely upper and lower positions of the top of the rod are located above the O-O axis (for K> 1) or below the O-O axis (for K <-1). In both cases, the amplitude and accelerations of the remaining oscillations decrease, the vibration displacement velocity decreases, and the dynamic working conditions of the mechanism deteriorate. At sufficiently small amplitudes, the forces of acceleration and deceleration will become less than the friction force of the material on the tray and the movement of the material will stop. Figure 7 shows the dependence of the movement of the tray along the horizontal axis O-O A (φ) on the angle of rotation of the finger φ at values of the dimensionless parameter K = 3. This mode is not recommended for practical use due to the deteriorated dynamic working conditions of the mechanism.

При K=/l/b-1/ произойдет вырождение второго колебания, а при K>/l/b-1/ кинематическая схема механизма не может быть реализована.At K = / l / b-1 /, the second oscillation will degenerate, and at K> / l / b-1 / the kinematic scheme of the mechanism cannot be realized.

Производительность устройства вибрационного перемещения регулируется изменением безразмерного параметра K. В предлагаемом устройстве для этих целей предусматривается изменение расстояния от центра диска до места крепления тяг к лоткам c, осуществляемого с помощью регулировочного болта 18. Возможны варианты регулировки производительности изменением длины шатуна r и эксцентриситета b.The performance of the vibratory displacement device is controlled by changing the dimensionless parameter K. For this purpose, the proposed device provides for a change in the distance from the center of the disk to the attachment point of the rods to the trays c, carried out with the help of an adjusting bolt 18. There are options for adjusting the performance by changing the connecting rod length r and eccentricity b.

Повышение коэффициента полезного действия устройства достигается за счет уменьшения числа шарниров в кинематической схеме от 10 до 4 путем замены двух шарнирных систем одной и исключения из кинематической схемы штока.Increasing the efficiency of the device is achieved by reducing the number of hinges in the kinematic scheme from 10 to 4 by replacing two hinge systems with one and eliminating the rod from the kinematic scheme.

Claims

A multi-shelf device for the vibrational movement of granular materials containing tray sections with the location of the trays of one section between the trays of the other mounted on the frame, an engine, an articulated system consisting of rods, horizontal sliders, a connecting rod, a finger and a disk, and changing its performance from zero to maximum when increasing the absolute value of the dimensionless parameter K from zero to one and decreasing to zero with a further increase in the absolute value of the parameter K to the values allowed by the possibility ealizatsii kinematic scheme of the mechanism, characterized in that the hinge system is used one in which the articulation rods with vertical slide rod is carried out, the dimensionless parameter K is defined as K = (r-c) / b, where r - length of the connecting rod; c is the distance from the center of the disk to the attachment point of the rods to the trays; b - the eccentricity of the pin on the disk.