Измельчитель растительных кормов Российский патент 2024 года по МПК A01F29/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к измельчителям кормов и может быть использовано для измельчения растительного сырья с широким диапазоном влажности, в том числе свежих невысушенных растений. Изобретение может быть применено в фермерских хозяйствах различной мощности и на специализированных кормопроизводственных предприятиях.

Известна универсальная дробилка КДУ-2 «Украинка», которая производит измельчение различных видов растительного сырья в две стадии - предварительное измельчение при помощи барабана со спиральными ножами, после чего происходит дробление молотковым барабаном до размеров проходного сечения отверстий решета. Обе ступени измельчения соединены с электродвигателем клиноременной передачей. К недостаткам данной дробилки можно отнести металлоемкость конструкции за счет наличия двух последовательных ступеней измельчения, а также пространственную удаленность исполнительных агрегатов, что требует использования ременной передачи для передачи крутящего момента.

Наиболее близким по технической сущности, и принимаемый авторами за прототип является конструкция измельчителя кормов ИКВ-Ф-5А «Волгарь-5», который применяется для переработки зеленой массы, силоса, корнеклубнеплодов и грубых кормов. Измельчение в данном аппарате производится в две стадии - предварительное в барабане со спиральными ножами, откуда при помощи шнека транспортируется в многоножевой дисковый режущий аппарат щелевого типа для окончательного измельчения.

К недостаткам данного измельчителя, по аналогии с универсальной дробилкой КДУ-2, можно отнести высокую металлоемкость, необходимую для размещения двух режущих аппаратов, а также их пространственную удаленность, требующую использования клиноременной передачи.

Предлагаемое изобретение решает задачу снижения затрат энергии на реализацию процесса измельчения, снижения металлоемкости оборудования, а также повышения производительности процесса измельчения.

Технический результат достигается тем, что измельчитель растительных кормов включает в себя закрепленный на раме ножевой барабан с прямым приводом от электродвигателя через фрикционную муфту, имеющий внутри противорежущие деки, выгрузное окно с решетом и загрузочное окно с противорежущей пластиной, а также сопряженный с барабаном загрузочный бункер. Внутри барабана на приводном валу закреплены диски, на которых крепятся винтовые ножи и установлены валы, имеющие дополнительный привод вращения вокруг собственной оси от планетарной зубчатой передачи, на валах установлены шарнирно-подвешенные ножи и вращающиеся ножи-звезды, которые при работе образуют режущие пары, при этом шарнирно-подвешенные ножи имеют возможность проворота и сохраняют свое положение относительно вала за счет центробежных сил, ножи-звезды не имеют возможности проворота и совершают вращение вместе с валом, при этом их режущие кромки проходят с зазором мимо противорежущих кромок шарнирно-подвешенных ножей.

Ножевой барабан с сопряженным с ним загрузочным бункером устанавливается на сварной раме соосно приводу, который состоит из электродвигателя и фрикционной центробежной муфты. Это решение позволяет увеличить КПД измельчителя за счет сокращения числа звеньев передачи крутящего момента.

Совмещение ступеней предварительного и основного измельчения реализуется в конструкции ножевого барабана, на приводном валу которого закреплены диски, в которых установлены валы с надетыми на них ножами для основного измельчения сырья. На боковой поверхности дисков установлены винтовые ножи для предварительного измельчения сырья, поступающего из бункера на противорежущую пластину барабана. Такое решение позволяет сократить металлоемкость конструкции, по сравнению с аналогичными двухступенчатыми измельчителями, а также сократить затраты энергии за счет отсутствия отбора мощности ступенью предварительного измельчения.

Установленные в диски валы имеют вращение вокруг оси барабана и дополнительно вращение вокруг собственной оси за счет привода от планетарной зубчатой передачи. Установленные на каждом валу шарнирно-подвешенные ножи имеют возможность проворота и сохраняют свое положение относительно вала за счет центробежных сил. Закрепленные на каждом валу ножи-звезды не имеют возможности проворота и совершают вращение вместе с валом. При этом их режущие кромки проходят с гарантированным зазором мимо противорежущих кромок шарнирно-подвешенных ножей, в результате чего происходит резание попавших в зону работы ножей частиц сырья. Такой способ измельчения, по сравнению с измельчителями, которые имеют противорежущие деки, позволяет значительно повысить вероятность эффективного измельчения сырья, за счет большего числа режущих пар на единицу объема ножевого барабана. Кроме того, данное решение позволяет эффективно задействовать практически всю длину режущих кромок режущих инструментов, в то время как противорежущие деки позволяют эффективно задействовать только вершину ножа. Таким образом, за счет реализации данного способа измельчения увеличивается возможное число актов резания за единицу времени, что увеличивает производительность измельчителя.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид измельчителя растительных кормов, на фиг. 2 - схема измельчителя растительных кормов, вид А, на фиг. 3 схема измельчителя растительных кормов, вид Б (местный вид - планетарная зубчатая передача).

Измельчитель растительных кормов содержит раму 1, на которой на подшипниковые опоры 2 установлен ножевой барабан. Привод барабана включает в себя электродвигатель 3, который передает крутящий момент через фрикционную центробежную муфту 4. В качестве защиты от поломки привода в случае аварийной остановки, вал барабана 5 соединяется с фрикционной муфтой через предохранительную муфту со срезным штифтом 6.

Ножевой барабан состоит из двух дисков 7, закрепленных на валу барабана 5. Рабочие органы барабана можно разделить на периферию с неподвижными режущими элементами и ножевое поле с подвижными режущими элементами. Периферия барабана состоит из верхней 8 и нижней 9 деки, а также противорежущей пластины 10. Периферия барабана обеспечивает дополнительную опору для измельчаемых частиц, что увеличивает эффективность измельчения.

Ножевое поле барабана состоит из трех типов ножей, установленных на валы 11 и диски 7. Первый тип - шарнирно-подвешенный нож 12, имеющий режущую кромку по направлению движения барабана, а также противорежущую кромку с противоположной стороны. Шарнирно-подвешенный нож 12 сохраняет рабочее положение под действием центробежной силы, которая увеличена за счет уширения головной части ножа. Нож 12 установлен на вал 11 через антифрикционный вкладыш 13.

Второй тип ножа - нож-звезда 14, установленный на вал 11 без возможности проворота, так как шипы ножа входят в продольные пазы вала. Нож-звезда 14 совершает рабочее движение за счет вращения вала 11. Источником вращения является планетарная зубчатая передача, которая состоит из неподвижного колеса 15, нарезанным на корпусе подшипниковой опоры. Вокруг неподвижного колеса, за счет вращения дисков 7, происходит вращение подвижных зубчатых колес 16, которые за счет зубчатого зацепления совершают вращение вокруг собственной оси и вращают закрепленные в них валы 11. Для уменьшения силы трения, валы 11 установлены в диски 7 через антифрикционные вкладыши 17. Таким образом, за один оборот ножевого барабана, режущие грани ножа-звезды 14 проходят мимо противорежущей грани ножа 12, измельчая попавшие в зону резания частицы.

Третий тип - спиральный нож 18, закрепленный на дисках 7. За счет своей формы в виде винтовой линии (спирали), нож 18 взаимодействует с измельчаемым сырьем по линии небольшой длины, что позволяет обеспечить высокое контактное давление и эффективное измельчение сырья, поступающего на противорежущую пластину 10. Спиральный нож закреплен между рядами ножевого поля с ножами 12 и 14, не создавая помех в работе. Радиус режущей кромки спирального ножа равен радиусу ножа 12. Гарантированный зазор между ножами 12 и 14 обеспечен при помощи шайб 19.

Загрузка измельчителя производится через бункер 20, где поступающее сырье увлекается в ножевой барабан при помощи подающего 21 и уплотняющего транспортера 22, в результате чего из потока выходят прослойки воздуха, снижается способность к амортизации ударов. Удаление измельченного сырья из барабана производится через решето 23, пропускающее частицы заданной фракции. Измельченное сырье удаляется из измельчителя транспортером 24.

Для обеспечения герметичности в процессе работы, ножевой барабан защищен кожухом 25. Блок планетарной зубчатой передачи защищен отдельным кожухом 26 для предотвращения попадания смазочных материалов и частиц металла в зону резания.

Работа измельчителя растительных кормов осуществляется следующим образом.

Перед началом процесса измельчения производится запуск электродвигателя 3. По мере набора скорости вращения, колодки фрикционной муфты 4 под действием центробежных сил преодолевают сопротивление удерживающих пружин, в результате постепенно увеличивается контактное давление поверхностей трения. Это приводит к плавному набору скорости ножевого барабана. Измельчитель считается готовым к работе после достижения максимальной скорости вращения двигателя 3.

После разгона ножевого барабана, производится загрузка растительного сырья в бункер 20 и включаются транспортеры 21 и 22. Транспортеры имеют независимый от двигателя 3 привод для регулировки скорости подачи. Поток сырья уплотняется и движется к приемному окну ножевого барабана на противорежущую пластину 10. Ножи 12 и 14 подрезают поток сырья в продольном направлении, а спиральный нож 18, идущий следом, режет поток поперек, по линии противорежущей пластины 10. Такая комбинация режущих инструментов позволяет измельчать неупорядоченный поток сырья, получая более стабильный фракционный состав частиц, чем у аналогов на данной стадии работы.

Отсеченные спиральным ножом 18 частицы попадают в ножевое поле барабана, где происходит соударение с ножами 12 и 14, а также деками 8 и 9. Взаимодействие сырья с деками 8 и 9 позволяет эффективно работать вершинам ножей 12 и 14. При контакте частиц с режущей кромкой шарнирно-подвешенного ножа 12 реализуется простой удар, при котором существует вероятность как измельчения частиц сырья, так и отбрасывания их в сторону. Это происходит потому, что при ударе частица оказывает сопротивление только собственными силами инерции, не имея дополнительной опоры.

При вращении ножевого барабана нож-звезда 14 вращается вокруг собственной оси, так как закреплен на валу 11 с приводом от планетарной зубчатой передачи. При этом происходит измельчение частиц, попавших в зону между режущей кромкой ножа-звезды 14 и противорежущей кромкой ножа 12. При этом возможна работа режущих кромок по всей длине, а вероятность попадания частиц в зону между режущими кромками выше, чем при работе с деками. При работе ножа-звезды 14, нож 12 выступает в качестве противорежущей опоры, так как центробежные силы препятствуют его смещению в направлении резания, что повышает эффективность измельчения. Таким образом, число режущих пар в ножевом барабане кратно числу режущих кромок ножа-звезды 14.

Измельчение частиц продолжается, пока они не достигнут требуемого размера фракции, определяемого величиной отверстий решета 23. Под действием вращения ножевого барабана и силы тяжести происходит удаление измельченных частиц из зоны резания. Измельченный корм попадает на транспортер 24 и удаляется из измельчителя. В случае перегрузки измельчителя и резкой остановки ножевого барабана, привод с электродвигателем 3 и фрикционной муфтой 4 защищен от поломки посредством муфты со срезным штифтом 5.

Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить: уменьшение затрат энергии и металлоемкости, более высокий КПД, а также более высокую компактность конструкции за счет использования одной ступени измельчения и прямого привода; увеличение производительности за счет реализации способа измельчения с вращающимися вокруг своей оси ножами-звездами; более простое обслуживание и ремонт измельчителя.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к измельчителям кормов. Измельчитель включает в себя закрепленный на раме ножевой барабан и сопряженный с ним загрузочный бункер. Барабан имеет прямой привод от электродвигателя. Внутри барабана установлены решето и противорежущие деки, на загрузочном отверстии установлена противорежущая пластина. На приводном валу барабана закреплены диски, на которых установлены винтовые ножи и валы, имеющие дополнительный привод вращения вокруг собственной оси от планетарной передачи. На валы установлены шарнирно подвешенные ножи и вращающиеся ножи-звезды, при работе образующие режущую пару. Шарнирно подвешенные ножи имеют возможность проворота и сохраняют свое положение относительно вала за счет центробежных сил. Ножи-звезды не имеют возможности проворота и совершают вращение вместе с валом. При этом режущие кромки ножей-звезд проходят с зазором мимо противорежущих кромок шарнирно подвешенных ножей. Использование изобретения позволит снизить металлоемкость и затраты энергии, а используемый способ измельчения повысит производительность. 3 ил.

Измельчитель растительных кормов, включающий в себя закрепленный на раме ножевой барабан с прямым приводом от электродвигателя через фрикционную муфту, имеющий внутри противорежущие деки, выгрузное окно с решетом и загрузочное окно с противорежущей пластиной, а также сопряженный с барабаном загрузочный бункер, отличающийся тем, что внутри барабана на приводном валу закреплены диски, на которых крепятся винтовые ножи и установлены валы, имеющие дополнительный привод вращения вокруг собственной оси от планетарной зубчатой передачи, на валах установлены шарнирно подвешенные ножи и вращающиеся ножи-звезды, которые при работе образуют режущие пары, при этом шарнирно подвешенные ножи имеют возможность проворота и сохраняют свое положение относительно вала за счет центробежных сил, ножи-звезды не имеют возможности проворота и совершают вращение вместе с валом, при этом их режущие кромки проходят с зазором мимо противорежущих кромок шарнирно подвешенных ножей.