WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |

На правах рукописи

Мекшун Юрий Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА

СЕПАРАЦИИ ЗЕРНА ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ РЕШЕТНОГО

КОНВЕЙЕРА С ПОПЕРЕЧНЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ

РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Специальность 05.20.01 Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Челябинск – 2006

Работа выполнена на кафедре «Эксплуатация и ремонт машинно-тракторного парка» Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С.Мальцева»

Научные руководители: кандидат технических наук, доцент

Лопан Александр Афанасьевич

доктор технических наук, профессор

Лапшин Игорь Петрович

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор

Косилов Николай Иванович

кандидат технических наук, старший

научный сотрудник

Климок Александр Иванович

Ведущее предприятие Курганский научно-исследовательский

институт сельского хозяйства

Защита состоится 15 июня 2006 г., в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 при ФГОУ ВПО «Челябинский государственный агроинженерный университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного агроинженерного университета.

Автореферат разослан « » мая 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Старцев А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Из-за низкой эффективности работы решетных машин зерновой и семенной материал проходит неоднократную очистку, что приводит к увеличению материальных и трудовых затрат, травмированию семян, потерям урожая на току до 12 %.

В новых машинах увеличение производительности достигается в основном не за счет интенсификации процесса сепарации, применения новых рабочих органов и технологических режимов, а за счет увеличения площади рабочей поверхности решет. Поэтому существенного повышения качества очистки зерна от сорных примесей и сортирования семян, а также заметного снижения затрат на послеуборочную обработку не наблюдается. Повышение эффективности разделения зерновой смеси на фракции без увеличения площади рабочей поверхности решет представляется актуальной научной и практической задачей.

Актуальность выбранного направления подтверждается также соответствием данной темы разделу Федеральной программы по научному обеспечению АПК России: «Разработать научные основы развития системы технологического обеспечения сельскохозяйственного производства, создания машин и энергетики нового поколения, формирования эффективного инженерно-технического сервиса в условиях рыночной экономики». Работа выполнялась по плану НИР Курганской государственной сельскохозяйственной академии имени Т.С. Мальцева, номер государственной регистрации 01.2.00.109598 от 1 апреля 2001 г.

Цель работы. Повышение эффективности процесса сепарации зерна путем применения решетного конвейера с поперечными колебаниями рабочей поверхности.

Задачи исследования:

1 Обосновать рациональный способ сепарации зернового материала решетным устройством.

2 Обосновать расчетную схему и разработать математическую модель, позволяющую исследовать ориентирующую способность решет, совершающих возвратно-поступательные колебания в горизонтальной плоскости.

3 Установить влияние кинематических параметров решетного конвейера и диаметра продольных перемычек решета на разворот частиц относительно отверстий.

4 Обосновать технологическую схему процесса сепарации решетным конвейером с поперечными колебаниями рабочей поверхности.

5 Разработать рекомендации по использованию решетного конвейера в качестве сепарирующего рабочего органа машин для послеуборочной обработки зерна.

Объект исследования. Процесс сепарации зернового материала решетным конвейером с поперечными колебаниями рабочей поверхности в горизонтальной плоскости.

Предмет исследования. Закономерности влияния основных конструктивно-кинематических параметров решетного конвейера на показатели процесса сепарации зернового материала.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:

– установлены закономерности ориентации частиц эллипсоидной формы относительно отверстий решета, совершающего возвратно-поступательные колебания в горизонтальной плоскости;

– определено влияние размера проходовых частиц и диаметра перемычек решета на ориентацию частиц относительно отверстий;

– раскрыта взаимосвязь показателей работы решетного конвейера от начальной нагрузки, скорости движения, амплитуды и частоты колебаний рабочей поверхности;

– обоснованы рациональные конструктивные и кинематические параметры решетного конвейера.

Практическая ценность. Разработана методика расчета, позволяющая на стадии проектирования определять влияние различных факторов на пропускную способность решетного конвейера, совершающего поперечные колебания в горизонтальной плоскости. Создан новый рабочий орган для разделения зерновой смеси на фракции, защищенный патентами Российской Федерации, обоснованы его основные параметры. Результаты исследований могут быть использованы при создании новых и реконструкции существующих решетных машин.

Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях Курганской государственной сельскохозяйственной академии (1990…2006 г.), Челябинского государственного агроинженерного университета (1999…2006 г.), научно-технических советах агропромышленного комитета РФ (1990 г.) и Межрегионального комитета по сельхозмашиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Уральского региона (2000 г., 2005 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 11 печатных работ, в том числе 5 патентов на изобретение, которые отражают основное содержание диссертации и новизну технических решений.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографии и приложений. Работа изложена на 180 страницах машинописного текста, содержит 31 иллюстрацию, 2 таблицы и 18 приложений. Список использованной литературы включает 124 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы тема диссертации, ее научная и практическая значимость, дана общая характеристика выполненных исследований.

В первой главе «Состояние вопроса послеуборочной обработки зерна и семян и задачи исследования» проведен обзор технологий и технических средств для послеуборочной обработки зерна и семян, обзор работ по очистке решет, анализ влияния геометрии перемычек решетных полотен на ориентацию частиц относительно отверстий и анализ работ по оценке процесса сепарирования зерна и семян на решетах.

Выделение из обрабатываемого зернового материала проходовых частиц на решетах является сложным событием, положительный результат которого зависит от многих факторов. Влиянию различных факторов на эффективность процесса сепарирования на плоском решете посвящены работы В.И. Анискина, А.М. Басова, В.В. Гортинского, В.П. Горячкина, С.А. Васильева, А.Р. Демидова, Г.С. Демина, П.М. Заики, В.А. Кубышева, Н.И. Косилова, П.Е. Кожуховского, А.И. Климка, П.Н. Лапшина, И.П. Лапшина, П.И. Леонтьева, М.Н. Летошнева, А.А. Лопана, А.И. Любимова, Е.А. Непомнящего, Г.Д. Терского, В.М. Цециновского и других ученых.

Основная суть большинства научных исследований направлена на повышение делительной способности решета, которая в количественном выражении характеризуется технологической эффективностью процесса сепарирования и удельной производительностью рабочего органа.

Делительная способность решета реализуется полностью в случае, если время нахождения частицы на решете будет больше времени сепарирования, достаточного для достижения проходовой частицей поверхности решета и прохождения ее через отверстие. Увеличение удельной производительности решетных устройств сопровождается ростом толщины слоя сепарируемого материала, что приводит к снижению технологической эффективности процесса сепарирования, так как проходовые частицы, находящиеся в слое обрабатываемого материала, не успевают опуститься на сепарирующую поверхность. Одним из возможных путей уменьшения толщины слоя зернового материала, который не снижает производительности решета, является повышение средней скорости относительного движения материала по решету. Но скорость перемещения по решету имеет оптимальное значение, соответствующее кинематическому режиму его работы. При увеличении скорости перемещения выше оптимального значения вероятность просеивания частицы снижается и при определенной величине принимает нулевое значение.

Анализ проведенных исследований дает основание полагать, что принцип сепарации, основанный на выделении проходовых частиц из перемещающегося по сепарирующей поверхности зернового слоя, является ограничением повышения эффективности работы решетных устройств. На основании этого предположения выдвинута гипотеза, что повышение эффективности процесса сепарации возможно за счет применения решетного конвейера с поперечными колебаниями сепарирующей поверхности в горизонтальной плоскости.

Во второй главе «Теоретические исследования процесса сепарации зерна на решетах без его вибротранспортирования» рассмотрены расчетная схема и математическая модель движения и ориентации частицы относительно отверстия, образованного цилиндрическими перемычками.

Для анализа вероятности разворота частиц относительно отверстия, образованного перемычками круглой формы, и определения технологических и кинематических параметров работы решета приняты дополнительные допущения. Частицы зерновой смеси располагаются на решете в один слой, отрыв частиц от поверхности решета и перекатывание не происходит, частицы представляют собой трехосный эллипсоид вращения, у которого толщина и ширина равны ширине прямоугольного отверстия, проекцией частицы на плоскость является эллипс с большей полуосью “а” и меньшей “b”, ширина отверстия – Н, частица касается перемычек отверстия в точках А и А.

На частицу действуют сила тяжести – mg, силы нормального давления левой и правой перемычек отверстия, силы трения левой и правой перемычек и переносная сила инерции поступательно движущегося решета Fj. Решето установлено горизонтально и совершает колебания с амплитудой А и частотой, направление колебаний совпадает с направлением отверстий решета (рисунок 1).

На основе ряда допущений были составлены дифференциальные уравнения разворота частиц зерновой смеси по решету

где m, и – масса частицы и приведенные массы относительно левой и правой перемычек:

(2)

где и - расстояние от центра масс частицы до точек контакта с перемычками;

у2 радиус инерции частицы относительно оси у.

Для вычисления угла разворота определялось расстояние от центра масс частицы до точек контакта ее с левой и правой перемычками, а также углы давления после каждого перемещения решета из одного крайнего положения в другое.

В результате проведенных исследований было установлено, что оптимальный диаметр цилиндрических перемычек для разворота частицы находится в пределах d = 1,6…1,8 мм. Проведен анализ и определено количество циклов, необходимых для разворота частицы относительно отверстия в зависимости от ее длины, смещения центра масс, амплитуды колебаний решета. Частицы с меньшей длиной и большим смещением центра масс быстрее ориентируются относительно отверстия. Увеличение амплитуды колебаний решета позволяет уменьшить время ориентации частиц относительно отверстий (рисунок 2).

Длина частицы: 1 – 7мм; 2 – 6 мм; 3 – 5 мм

Рисунок 2 – Влияние кинематических, технологических и конструктивных параметров решетного устройства на разворот частицы

Разработанная методика позволила смоделировать процесс разворота частицы относительно отверстий по цилиндрическим перемычкам после каждого перемещения решета из одного крайнего положения в другое, что позволяет прогнозировать процесс сепарации решетом, совершающим возвратно-поступательные колебания в горизонтальной плоскости.

Результаты проведенных исследований позволили обосновать конструкцию и технологическую схему работы решетного конвейера с поперечными колебаниями сепарирующей поверхности в горизонтальной плоскости (рисунок 3).

Рисунок 3 – Технологическая схема работы решетного конвейера

В третье главе «Методика экспериментальных исследований» излагаются методики исследований и испытания лабораторной установки с сепарирующим устройством конвейерного типа, а также реконструированного агрегата с модернизированной машиной МПО – 50М.

Программа экспериментальных исследований включала:

1 Определение влияния нагрузки и кинематических параметров на полноту разделения зерновой смеси при выделении мелкой тяжелой примеси на решетах с продолговатыми отверстиями.

2 Определение влияния нагрузки и кинематических параметров на просеваемость зерна при выделении крупных примесей на решетах с круглыми отверстиями.

3 Определение влияния нагрузки и кинематических параметров на полноту разделения зерновой смеси при выделении длинных примесей на решетах с круглыми отверстиями.

4 Проведение сравнительных испытаний решетного конвейера с существующими сепарирующими устройствами.

5 Проведение производственных испытаний зерноочистительной поточной линии.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований процесса сепарации зернового материала решетным конвейером» представлены результаты исследования работы решетного конвейера в подсевном и вороховом режимах.

Pages:     || 2 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»