ПРЕССУЮЩИЙ РОЛИК ПРЕСС-ГРАНУЛЯТОРА Российский патент 2016 года по МПК B30B11/20 B30B15/00 G01L1/04 G01L9/04 

Изобретение относится к области техники для гранулирования экструдированием измельченного полуфабриката растительного происхождения преимущественно для исследования нормальных напряжений на поверхности прессующего ролика в рабочем пространстве пресс-гранулятора.

Известна конструкция тензометрического датчика сил (а.с. СССР №375500, МПК⁷ G 01L 1/22? 23.03.1973, Бюл. №16), которая позволяет определять нормальные и тангенциальные усилия на контактной поверхности датчика.

Недостатком данной конструкции являются большие габаритные размеры датчика, которые требуют использования специальной конструкции прессующего ролика и плоской матрицы пресс-гранулятора, тогда как большинство пресс-грануляторов имеют кольцевую матрицу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является конструкция измерителя давления в прессующем ролике, основанная на использовании радиального тензометрического штифта, закрепленного в обечайке прессующего ролика с упором на вал прессующего ролика (Некрашевич В.Ф. Научно-техническое обоснование технологии и средств механизации приготовления кормовых гранул и брикетов с заданными физико-механическими свойствами [Электронный ресурс] дис. … докт. техн. наук: 05.20.01. - Рязань. 1982. - С. 280 - 283. - URL http://dlib.rsl.ru/01004029187 дата обращения 14.11.2014).

Недостатком данной конструкции является то, что тензометрические датчики, установленные на штифте, должны учитывать возможность внецентренного приложения нагрузки и неоднородного напряженного состояния штифта, что требует установки на штифте нескольких тензодатчиков. Кроме этого, такой тензометрический штифт затруднительно разместить в количестве более одного в стандартной конструкции прессующего ролика, где обечайка оперта на подшипники качения.

Техническим результатом изобретения является повышение точности и надежности измерения нормального напряжения на рабочей поверхности прессующего ролика за счет измерения этого напряжения в различных точках образующей рабочей поверхности прессующего ролика.

Технический результат достигается тем, что в прессующем ролике пресс-гранулятора, содержащем обечайку, подшипники качения, торцевые крышки для фиксации обечайки относительно наружных колец подшипников качения и измеритель нормальных напряжений на рабочей поверхности прессующего ролика, при этом обечайка выполнена по меньшей мере с одним меридиональным пазом на внутренней поверхности и по меньшей мере с одним расположенным над упомянутым пазом радиальным отверстием, а измеритель нормальных напряжений на рабочей поверхности прессующего ролика выполнен в виде по меньшей мере одного тензометрического штифта, установленного с зазором в соответствующем радиальном отверстии обечайки, не выступающего над ее рабочей поверхностью и выполненного с опорно-стопорной головкой, расположенной в меридиональном пазу обечайки с опорой своей торцевой поверхностью на тензометрическую пластину с закрепленным на одной ее стороне тензодатчиком, которая установлена в гнезде колодки П-образного поперечного сечения, размещенной в меридиональном пазу обечайки с опорой полками на наружные кольца подшипников качения, причем гнездо колодки выполнено с расположенными на концах лысками, на которые оперта тензометрическая пластина, обращенная стороной с тензодатчиком к наружным кольцам подшипников, а в полках колодки между лысками выполнены проточки, расположенные от внешнего края стенки колодки на глубину, превышающую толщину упомянутой стенки, причем проводники тензодатчика выведены через полость, образованную П-образным сечением колодки, по меньшей мере в одно отверстие, выполненное в торцевой крышке. В прессующий ролике пресс-гранулятора гнезда колодки выполнены с совмещенными лысками, на которые оперты установленные встык тензометрические пластины. В прессующем ролике пресс-гранулятора радиальные отверстия, расположенные над соседними меридиональными пазами, смещены в меридиональном направлении относительно друг друга.

На фиг. 1 показана схема меридионального разреза прессующего ролика пресс-гранулятора предлагаемой конструкции по оси тензометрических штифтов.

На фиг. 2 показана схема поперечного разреза прессующего ролика пресс-гранулятора предлагаемой конструкции по оси крайнего тензометрического штифта.

На фиг. 3 показана схема меридионального разреза прессующего ролика пресс-гранулятора с гнездами, имеющими совмещенные лыски, с установленными встык тензометрическими пластинами.

На фиг. 4 показана развертка рабочей поверхности прессующего ролика пресс-гранулятора со штифтами над соседними меридиональными пазами, смещенными в меридиональном направлении относительно друг друга.

В прессующем ролике (фиг. 1) наружные кольца подшипников качения 1, которые поддерживают обечайку прессующего ролика 2. Положение обечайки 2 относительно наружных колец подшипников 1 фиксируют верхняя 3 и нижняя 4 крышки, крепление которых к обечайке винтами условно не показано.

В радиальном отверстии обечайки установлены тензометрические штифты 5 над выполненным на внутренней поверхности обечайки меридиональным пазом 6. Тензометрический штифт имеет в пазу 6 опорно-стопорную головку 7, которой опирается на тензометрическую пластину 8.

Тензометрическая пластина установлена в гнезде П-образной колодки 9 и оперта на лыски 10 колодки. Между лысками 10 в колодке выполнена проточка 11. Тензометрические датчики 12 закреплены на поверхности тензометрической пластины, обращенной к наружным кольцам подшипников качения 1. Условно не показанные электрические проводники от тензометрических датчиков выведены наружу через проточку 11, полость П-образной колодки и отверстие 13 и подсоединены к автономной измерительной системе, установленной на прессующем ролике (не показана).

На поперечном разрезе прессующего ролика по оси крайнего тензометрического штифта (фиг. 2) показана П-образная колодка 14 с гнездами, смещенными в меридиональном направлении относительно гнезд на колодке 9. Кроме того, показана опорно-стопорная головка 7 тензометрического штифта 15, смещенного в меридиональном направлении относительно штифта 5.

В прессующем ролике (фиг. 3) показана П-образная колодка 16, у которой на совмещенных лысках 17 установлены встык тензометрические пластины 18. Положение пластин 18 относительно тензометрических штифтов 19 с утопленным в обечайку торцом зафиксировано верхней 3 и нижней 4 крышками ролика.

На развертке наружной поверхности обечайки 2 прессующего ролика (фиг. 4) показано смещение в меридиональном направлении тензометрических штифтов 15 относительно тензометрических штифтов 5.

Прессующий ролик работает следующим образом.

В процессе работы пресс-гранулятора наружная поверхность обечайки прессующего ролика находится под воздействием давления со стороны полуфабриката. Усилие от этого давления воспринимает тензометрический штифт 5, 15 или 19, который опорно-стопорной головкой 7 передает это усилие тензометрической пластине 8 или 18. Деформацию растяжения на поверхности тензометрической пластины измеряет тензодатчик 12, передающий сигнал по электрическим проводникам через проточку 11, полость П-образной колодки 9 (фиг. 1), 14 (фиг. 2) или 16 (фиг. 3) и отверстие в крышке 13 в измерительную систему, где обрабатывается и фиксируется.

Торец штифта 5 находится на рабочей поверхности обечайки прессующего ролика для повышения точности измерения давления (фиг. 1). Торец штифта 19 утоплен в обечайку (фиг. 3), чтобы обеспечить захватывающую способность поверхности ролика. При этом сопротивление углубления прессованию полуфабриката не должно давать существенную разницу давления на поверхности обечайки и на дне углубления.

Опорно-стопорная головка 7 выпуклой частью опирается на тензометрическую пластину 8 или 18, что позволяет создать симметричное напряженно-деформированное состояние пластины и повысить точность измерения усилия тензодатчиком 12, а с другой стороны опорно-стопорная головка 7 предотвращает выпадение тензометрического штифта из обечайки прессующего ролика. Опорно-стопорная головка 7 может быть утоплена в обечайку ролика 2 (фиг. 3), что позволяет уменьшить количество металла, выбираемого меридиональным пазом 6 и, тем самым, увеличить прочность обечайки ролика.

Расположение стенки П-образной колодки 9, 14 или 16, обращенной к тензометрическим пластинам 8 или 18? позволяет опирать тензометрические пластины на лыски 10 или 17, что совместно с проточкой 11 позволяет создавать деформацию тензометрической пластины в меридиональном направлении и, соответственно, располагать в меридиональном направлении измерительную базу тензодатчика 12, что позволяет уменьшить ширину паза 6 и также снизить количество металла, выбираемого меридиональным пазом 6, чем увеличить прочность обечайки ролика и долговечность наружного кольца подшипника 1.

Увеличение меридиональной протяженности тензометрической пластины 18 за счет использования совмещенных лысок 17 (фиг. 3) позволяет повысить чувствительность тензометрической системы за счет возможного увеличения измерительной базы тензодатчиков 12 при сохранении количества тензометрических штифтов 5 или 19.

Размещение штифтов над соседними меридиональными пазами, смещенными в меридиональном направлении относительно друг друга (фиг. 4)? позволяет увеличить количество поперечных сечений обечайки прессующего ролика, в которых измеряются нормальные напряжения, что повышает достоверность распределения нормальных напряжений по образующей прессующего ролика.

Предлагаемая конструкция прессующего ролика может быть использована как для определения механических свойств прессуемого полуфабриката и уточнения математической модели процесса гранулирования, так и для управления грануляторами.

Изобретение относится к оборудованию для гранулирования измельченного полуфабриката растительного происхождения. Прессующий ролик пресс-гранулятора содержит обечайку, подшипники качения, торцевые крышки для фиксации обечайки относительно наружных колец подшипников и измеритель нормальных напряжений на рабочей поверхности ролика. Обечайка выполнена по меньшей мере с одним меридиональным пазом на внутренней поверхности и по меньшей мере с одним радиальным отверстием. Измеритель нормальных напряжений выполнен в виде по меньшей мере одного тензометрического штифта, установленного с зазором в соответствующем радиальном отверстии обечайки. Штифт имеет опорно-стопорную головку, расположенную в меридиональном пазу обечайки с опорой на тензометрическую пластину. На одной стороне упомянутой пластины закреплен тензодатчик. Проводники тензодатчика выведены через полость, образованную П-образным сечением колодки, по меньшей мере в одно отверстие в торцевой крышке. Колодка размещена в меридиональной пазу обечайки. В результате обеспечивается повышение точности измерения нормального напряжения на рабочей поверхности прессующего ролика. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Прессующий ролик пресс-гранулятора, содержащий обечайку, подшипники качения и торцевые крышки для фиксации обечайки относительно наружных колец подшипников качения, отличающийся тем, что он снабжен измерителем нормальных напряжений на рабочей поверхности прессующего ролика, при этом обечайка выполнена по меньшей мере с одним меридиональным пазом на внутренней поверхности и по меньшей мере с одним расположенным над упомянутым пазом радиальным отверстием, а измеритель нормальных напряжений на рабочей поверхности прессующего ролика выполнен в виде по меньшей мере одного тензометрического штифта, установленного с зазором в соответствующем радиальном отверстии обечайки, не выступающего над ее рабочей поверхностью и выполненного с опорно-стопорной головкой, расположенной в меридиональном пазу обечайки с опорой своей торцевой поверхностью на тензометрическую пластину с закрепленным на одной ее стороне тензодатчиком, которая установлена в гнезде колодки П-образного поперечного сечения, размещенной в меридиональном пазу обечайки с опорой полками на наружные кольца подшипников качения, причем гнездо колодки выполнено с расположенными на концах лысками, на которые оперта тензометрическая пластина, обращенная стороной с тензодатчиком к наружным кольцам подшипников, а в полках колодки между лысками выполнены проточки, расположенные от внешнего края стенки колодки на глубину, превышающую толщину упомянутой стенки, причем проводники тензодатчика выведены через полость, образованную П-образным сечением колодки, по меньшей мере в одно отверстие, выполненное в торцевой крышке.

2. Прессующий ролик по п. 1, отличающийся тем, что гнезда колодки выполнены с совмещенными лысками, на которые оперты установленные встык тензометрические пластины.

3. Прессующий ролик по п. 1, отличающийся тем, что радиальные отверстия, расположенные над соседними меридиональными пазами, смещены в меридиональном направлении относительно друг друга.