Устройство для определения стойкости зерна к динамическим нагрузкам

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, преимущественно для оценки прочностных свойств семян сельскохозяйственных культур. Устройство включает раму с закрепленным на ней электродвигателем и ротор, состоящий из вала, установленного на раме на шарикоподшипниковых опорах и имеющий пару лопастей. Ротор заключен в цилиндрический корпус, имеющий днище и верхнюю крышку с радиальным пазом, для перемещения установленной в нем воронки. Корпус имеет продольный вырез, сопрягаемый с прямоугольным коробом. Торцовая стенка короба выполнена в виде тканевого экрана. Днище короба имеет выгрузное отверстие. Привод ротора во вращение осуществляется от электромотора посредством сменных звездочек (шкивов) и соответственно цепной или ременной передаче. Для сбора зерна используется стакан. Использование устройства позволит определять не только порог дробления зерна, но и точно определять допустимую по микроповреждениям скорость удара при единичном динамическом воздействии. 3 ил.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств зерна различных сельскохозяйственных культур.

Для исследования стойкости зерна к динамическим нагрузкам применяются устройства, называемые копрами. Копры бывают двух видов: маятниковые копры и копры с падающим грузом. В маятниковых копрах удар по зафиксированному зерну наносится бойком, закрепленным на маятнике, подвешенном на оси посредством шарикоподшипниковой опоры. Скорость удара в этом устройстве зависит от длины маятника и угла его отклонения от вертикали. В копрах с падающим грузом удар по зерну, находящемуся на наковальне, наносится падающим грузом (см. Методика изучения физико-механических свойств сельскохозяйственных растений. - М. : ВИСХОМ, 1960; Якушенков С.М. Изучение прочности зерна кукурузы в зависимости от его влажности. //Труды ВИМ. т. 41. - М.: 1967). Недостатком этих устройств является низкий диапазон скоростей соударения из-за того, что повышение скорости требует значительного увеличения их габаритов по высоте. В силу этого они относятся к устройствам низкоскоростного воздействия.

Известное устройство для высокоскоростного динамического воздействия на зерно (SU 293194, 15.01.71) включает мотор с насаженным на него бойком и приспособление для подачи зерна под удар бойка. Этот прибор позволяет проводить единичный удар по зерну с заданной скоростью. Недостатком этого устройства является сложность конструкции и связанные с ней большие затраты времени при проведении испытаний, обусловленные необходимостью индивидуального крепления зерна на пластине. Кроме того, наличие второго удара пластины о пол или экран ведет к нарушению принципа единичного удара и к нарушению точности исследований.

Известно также устройство (см. DR Kaifas FEREHC Журнал Gepek"; marcius 1979, 26, 3. - С.112-116 на венгерском языке), состоящее из вращающейся в горизонтальной плоскости трубки с воронкой, соединенной с трубкой в центре ее вращения, помещенной в цилиндрический кожух. Поданное в воронку зерно разгоняется под действием силы инерции и вылетает из трубку со скоростью, определяемой векторной суммой скоростей относительного и переносного движения, то есть под углом к цилиндрическому кожуху, в результате чего в момент удара в точке контакта зерна с кожухом возникает сила трения, приводящая к микротравмированию зерна. Это является основным недостатком этого устройства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является прибор - дробилка зерна ДЗЛ-61 (см. Пьянков А.И. Физико-механические свойства зерна кукурузы в различные фазы спелости. /Труды ВИСХОМ. - Вып. 47. - М.: 1966. - С.300-323). Прибор включает раму с электродвигателем, ротор с лопастями, заключенный в кожух, состоящий из корпуса, верхней крышки с загрузочным окном и днища с выгрузным отверстием. Кожух вращается вручную.

Недостатком известного технического решения, выбранного в качестве прототипа, является то, что он не позволяет наносить по зерну единичный удар, так как зерно, проходя путь от загрузочного до выпускного отверстия, отражаясь от кожуха, испытывает многократные ударные нагрузки, что в конечном счете позволяет лишь приближенно определить критическую скорость, при которой зерно начинает дробиться. По этой же причине прибор не позволяет определять допустимую скорость удара по показателю "микротравмирование" зерна.

Техническим решением задачи является увеличение точности измерения допустимой скорости за счет создания условий единичного удара по зерну при одновременном сокращении затрат времени на проведение исследований.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для определения стойкости зерна к динамическим нагрузкам, включающем раму с электродвигателем и ротор с лопастями, заключенный в кожух, имеющий верхнюю крышку с загрузочным окном и днище, ротор установлен вертикально и снабжен парой лопастей, длина которых равна где L - длина ротора; g - ускорение свободного падения; ω - угловая скорость ротора, а загрузочное окно крышки выполнено в виде радиального паза, в котором с сопряжением установлена передвижная воронка, а корпус снабжен коробом и в нем выполнен вырез для сопряжения с последним, причем короб имеет торцевой тканевый экран, днище с выгрузным отверстием и стенки, одна из которых расположена по касательной к окружности корпуса, а другая - параллельно ей на расстоянии, равном радиусу корпуса.

Установка ротора вертикально обеспечивает удар с заданной скоростью, что не может быть достигнуто при его горизонтальном расположении, так как зерно, в последнем случае падая, под действием силы тяжести вниз до момента подхода лопасти соударяется с последней при различном расстоянии от ее оси вращения, что ведет к изменению скорости удара, определяемой как V=ωR, где V - скорость удара; ω - угловая скорость; R - радиус лопасти в точке удара (величина переменная).

Наличие пары лопастей обеспечивает надежную балансировку ротора, что повышает долговечность подшипниковых опор и не препятствует вылету зерна в короб.

Выполнение загрузочного окна в виде радиального паза, сопрягаемого с передвижной воронкой, обеспечивает возможность дополнительного регулирования скорости удара, что обеспечивает возможность более точного определения допустимых скоростей.

Наличие выреза в корпусе, сопрягаемом с коробом, имеющим торцовый тканевый экран, обеспечивает мягкое гашение скорости зерна при ударе об экран, то есть исключает вторичное динамическое нагружение. Расположение одной из стенок короба по касательной к окружности корпуса, а другой - параллельно ей на расстоянии, равном радиусу корпуса, обеспечивает улавливание тканевым экраном всех зерен независимо от места расположения загрузочной воронки при испытаниях.

Выполнение выгрузного отверстия на днище короба обеспечивает свободный выпуск зерна из прибора без его дополнительного контакта с лопастью и исключает зависание зерна на опоре ротора.

Такое выполнение устройства обеспечивает возможность увеличения точности определения допустимых скоростей удара по зерну по любым требуемым показателям: разрушению зерна, микротравмированию различных типов при одновременном сокращении затрат времени на проведение исследований.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен фронтальный вид на устройство для определения стойкости зерна к динамическим нагрузкам; на фиг.2 - вид на устройство сверху; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Предлагаемое устройство включает раму 1 с закрепленными на ней электромотором 2 и ротором, состоящим из вала 3, установленного на раме на шарикоподшипниковых опорах 4 и снабженного парой лопастей 5.

Ротор заключен в цилиндрический корпус 6 с днищем 7 и верхней крышкой с загрузочным окном в виде радиальной прорези 9, по которой перемещается сопрягаемая с ней воронка 10. Корпус имеет продольный вырез для сопряжения с прямоугольным коробом 11, торцовая стенка которого выполнена в виде тканевого экрана 12. Днище короба 11 имеет выгрузное отверстие 13. Привод ротора во вращение осуществляется от электромотора 2 посредством сменных звездочек (шкивов) 14 и 15 и соответственно цепной или ременной передачи 16. Для сбора зерна используется стакан 17.

Устройство работает следующим образом. С помощью сменных звездочек 14 и 15 устанавливается требуемый скоростной режим. Для точной установки заданной скорости или для небольшого ее изменения воронка 10 устанавливается на требуемое расстояние от центральной оси прибора. Далее зерно поштучно подается в воронку 10 и из нее попадает внутрь корпуса 6, где по ней наносится единичный удар, после чего зерно вылетает в короб 11, ударяется о тканевый экран 12 и падает вниз на днище короба, откуда через выгрузное отверстие 13 падает в стакан 17. Из стакана зерно направляется на анализ.

Использование предлагаемого устройства в сравнении с известными устройствами аналогичного назначения позволяет определять не только порог дробления зерна, но и точно определять допустимую по микроповреждениям скорость удара при единичном динамическом воздействии, обеспечивая при этом высокую производительность труда при проведении исследований.

Формула изобретения

Устройство для определения стойкости зерна к динамическим нагрузкам, включающее раму с электродвигателем и ротор с лопастями, заключенный в корпус, имеющий верхнюю крышку с загрузочным окном и днище, отличающееся тем, что ротор установлен вертикально и имеет пару лопастей, длина которых равна

где L - длина ротора;

g - ускорение свободного падения;

w – угловая скорость,

при этом загрузочное окно крышки выполнено в виде радиального паза, в котором c сопряжением установлена передвижная воронка, а корпус снабжен коробом и в нем выполнен вырез для сопряжения с последним, причем короб имеет торцевой тканевый экран, днище с выгрузным отверстием и стенки, одна из которых расположена по касательной к окружности корпуса, а другая - параллельно ей на расстоянии, равном радиусу корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3