WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

где - реакция опоры от действия силы тяжести и кориолисова ускорения, Н; - реакция опоры от действия силы, Н; - сила сопротивления перемещению клубня, возникающая в результате воздействия наклонного диска на клубень картофеля, Н; - составляющая силы трения клубня, направленная по касательной к окружности вала в точке контакта клубня, Н; - составляющая силы трения клубня, направленная вдоль оси вращения роликово-дискового вала, Н; - центробежная сила инерции, Н; - угол между радиусом ролика, проходящим через точку соприкосновения клубня картофеля и поверхности ролика, и горизонтальной плоскостью, град; - сила тяжести, действующая на клубень картофеля, Н; - сила инерции Кориолиса,, Н; где - угол между векторами угловой скорости и относительной скорости клубня картофеля, ; - относительная скорость движения клубня. В нашем случае выражение относительной скорости имеет вид:

где - угловая скорость вращения клубня картофеля относительно своей оси на роликово-дисковом сортирующем валу, рад/с.

Для определения реакций опор и составим дифференциальные уравнения в проекциях на оси О1Y1 и O1Z1 траектории движения центра масс и на оси О1Y1 и O1Х1:

(9)

и

, (10)

где, - ускорения центра масс в плоскости O1Y1Z1 и в плоскости O1Y1Х1 соответственно, м/с2; - радиус клубня, м; - ускорение свободного падения, м/с2; - момент сопротивления качению, Нм; - угол наклона ориентирующего диска, рад; - момент инерции клубня, кгм2; для шара ; и - угловые ускорения клубня относительно центра масс в плоскости O1Y1Z1 и O1Y1Х1 соответственно, с-2; - плечо действия силы, равное расстоянию от вектора силы до центра клубня картофеля, мм;.

Из рис. 3 видно, что:

Момент сопротивления качению равен:

Решая дифференциальные уравнения, определим реакции опоры и :

(11)

(12)

Рассмотрим в неподвижной системе координат OXYZ колебание точек ориентирующего диска, возникающее в результате вращения его вокруг оси вала. Угол наклона диска к оси OY в плоскости OYX будет изменяться во времени по гармоническому закону:

, (13)

где - амплитуда колебания угла наклона ориентирующего диска к координатной оси OY в плоскости OXY в результате вращения ориентирующего диска вокруг оси роликово-дискового сортирующего вала OX, рад;
- фазовый (начальный) угол поворота ориентирующего диска вокруг своей оси в момент времени ;

Ускорение точек клубня в плоскости OXYZ равно ускорению центра масс клубня картофеля в плоскости OXYZ. Для определения ускорения точек ориентирующего диска в плоскости OXY продифференцируем выражение и определим силу сопротивления перемещению клубня, возникающую в результате воздействия наклонного диска на клубень картофеля:

. (14)

Далее зависимости подставляем в выражения (8) с учетом, что, и интегрируем по времени. В результате получим значения скоростей клубня картофеля по осям OX, OY, OZ:

Скорость передвижения клубня картофеля по роликово-дисковой сортирующей поверхности определяется выражением:

. (16)

Совокупность выражений (15) и (16) является базой для получения значения максимально допустимого угла наклона ориентирующего диска на основе ограничения скорости перемещения клубня картофеля по сортирующей поверхности, при котором повреждения клубней картофеля находятся в пределах агротехнических требований. При определении угла наклона ориентирующего диска относительно перпендикуляра к оси вращения роликово-дискового сортирующего вала аналитическим методом возникают значительные затруднения. Для решения задачи используем пакет программы «Mathcad», применяя численный метод решения.

Подобный способ определения допустимого угла наклона ориентирующего диска относительно перпендикуляра к оси вращения роликово-дискового сортирующего вала верен лишь для принятых в каждом конкретном случае значений величин: ; ; ; ;. Поэтому нами приняты следующие параметры на основе теоретических расчетов: мм; мм; мм; рад/с. В результате построения графика (рис. 4) и его анализа получено значение угла наклона ориентирующего диска к перпендикуляру оси вращения роликово-дискового сортирующего вала при максимально допустимой скорости передвижения клубня по рабочей поверхности м/с. Отметим, что для клубня картофеля меньшего размера (массы), в сравнении с рассматриваемым средним клубнем, скорость передвижения будет в пределах агротехнических требований при большем допустимом угле наклона ориентирующего диска.

Рис. 4. Графическая зависимость скорости передвижения клубня по роликово-дисковой поверхности от времени в момент взаимодействия и угла наклона ориентирующего диска к перпендикуляру оси вращения сортирующего вала

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований роликово-дисковых рабочих органов» изложена программа экспериментальных исследований, описана экспериментальная установка (рис. 5), методика проведения и обработки результатов экспериментальных исследований, указаны применяемые приборы, измерительные устройства и оборудование.

Программой экспериментальных исследований предполагалось изучить влияние конструктивных параметров и режимов работы картофелесортировки с роликово-дисковыми рабочими органами на уровень точности сортирования клубней картофеля крупной и семенной фракций, установить оптимальные показатели параметров и режимов её работы на основе регрессионного и корреляционного анализа результатов экспериментальных данных и провести исследования в производственных условиях.

Для проведения экспериментальных исследований была изготовлена лабораторная установка с блоком сортировки картофеля с роликово-дисковыми рабочими органами (рис. 5).

Рис. 5. Лабораторная установка и роликово-дисковая сортирующая поверхность:

а - схема лабораторной установки; б - общий вид лабораторной установки; в - роликово-дисковая сортирующая поверхность; 1- приемный бункер; 2- загрузочный транспортер; 3- роликово-дисковые сортирующие рабочие органы; 4- рама лабораторной установки; 5- электропривод сортировки с редуктор - вариатором; 6- выносные лотки семенной фракции; 7- ящики для сбора семенной фракции; 8- выносной лоток крупной фракции

Теоретические исследования, анализ научной литературы и поисковые опыты позволили выбрать факторы, оказывающие наибольшее влияние на работу картофелесортировки с роликово-дисковыми рабочими органами: частота вращения роликово-дисковых сортирующих рабочих органов – nр, мин-1; зазор между ними –c, мм; подача исходного материала – Q, т/ч.

Эффективность работы роликово-дисковых сортирующих рабочих органов оценивалась следующими основными показателями: уровень точности калибрования клубней картофеля крупной фракции ; уровень точности калибрования клубней картофеля семенной фракции. Они определялись отношением действительной точности калибрования к теоретической :

Точность калибрования определялась по общей принятой методике испытаний согласно ОСТ 10.8.5-2000. Полученные опытные данные обрабатывались с использованием программы STATGRAPHICS Plus 5.1.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены результаты экспериментальных исследований картофелесортировки с роликово-дисковыми рабочими органами в лабораторных и производственных условиях.

Экспериментальные исследования для определения оптимальных параметров и режимов работы роликово-дисковых сортирующих валов проводились в лаборатории технологий и технических средств производства картофеля ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. По данным, полученным в ходе экспериментальных исследований, построены графики зависимости уровня точности калибрования клубней картофеля крупной фракции на роликово-дисковых сортирующих валах от частоты вращения валов, зазора между ними и подачи на рабочую поверхность исходного материала, представленные на рис. 6, 7, 8.

С увеличением частоты вращения роликово-дисковых рабочих органов уровень точности калибрования клубней картофеля крупной фракции убывает. При чрезмерно высокой частоте вращения валов уровень точности калибрования снижается из-за попадания значительного количества клубней картофеля семенной фракции в крупную, т.к. при повышенной частоте вращения валов увеличивается скорость передвижения клубней картофеля по рабочей поверхности уменьшая время ориентирования их на проходовое отверстие. При увеличении зазора между валами уровень точности калибрования крупной фракции повышается в связи с тем, что через проходовое отверстие в семенную фракцию проходят не только все клубни семенной фракции, но и часть крупной. При отклонении подачи исходного материала от рациональных значений уровень точности калибрования клубней картофеля крупной фракции снижается (рис. 6, 7). Это объясняется тем, что на более свободной сортирующей поверхности клубни в большей степени перемещаются относительно ее элементов; при этом из-за их повышенной относительной скорости вероятность прохода через калибрующие отверстия снижается. При повышенной удельной производительности клубни идут по сортирующей поверхности более чем в один слой.

Рис. 6. Зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля крупной фракции от частоты вращения роликово-дисковых рабочих органов при разных подачах исходного материала: 1 – 5,0 т/ч;
2 – 7,5 т/ч; 3 – 10,0 т/ч

Рис. 7. Зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля крупной фракции от зазора между роликово-дисковыми сортирующими валами при разных подачах исходного материала: 1 – 5,0 т/ч;
2 – 7,5 т/ч; 3 – 10,0 т/ч.

Рис. 8. Зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля крупной фракции от подачи исходного материала при разных зазорах между роликово-дисковыми сортирующими валами: 1 – 45 мм;
2 – 50 мм; 3 – 55 мм.

В результате множественного регрессионного анализа после удаления незначимых коэффициентов регрессии и проверки модели на адекватность, получили следующую зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля крупной фракции от частоты вращения роликово-дисковых сортирующих валов, зазора между этими валами и подачи исходного материала на сортирующие валы :

(17)

Установлены зависимости уровня точности калибрования клубней картофеля семенной фракции на роликово-дисковых сортирующих валах от частоты вращения валов, зазора между этими валами и подачи на рабочую поверхность исходной массы, которые представлены на рис. 9, 10 и 11.

Рис. 9. Зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля семенной фракции от зазора между роликово-дисковыми сортирующими валами при разной частоте их вращения: 1 – 120 мин-1;
2 – 150 мин-1; 3 – 180 мин-1.

Рис. 10. Зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля семенной фракции от частоты вращения роликово-дисковых сортирующих валов при разной подаче исходного материала: 1 – 5 т/ч;
2 – 7,5 т/ч; 3 – 10 т/ч

Рис. 11. Зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля семенной фракции от подачи исходного материала при разном зазоре между сортирующими валами: 1 – 45 мм; 2 – 50 мм; 3 – 55 мм

График зависимости (рис. 9) представляет собой убывающую функцию. Такое поведение объясняется тем, что при увеличении зазора между сортирующими валами не только вся семенная, но и часть крупной фракции проваливается через проходовое сечение. С увеличением частоты вращения роликово-дисковых сортирующих валов уровень точности калибрования клубней картофеля семенной фракции возрастает (рис. 10). Это объясняется тем, что при повышении частоты вращения клубни картофеля по сортирующей поверхности проходят с высокой линейной скоростью. При этом не успевает пройти через калибрующие отверстия не только крупная, но и часть семенной фракции, что приводит к резкому снижению уровня точности калибрования первой.

В результате множественного регрессионного анализа после удаления незначимых коэффициентов регрессии и проверки модели на адекватность получена математическая модель уровня точности калибрования клубней семенной фракции от частоты вращения роликово-дисковых сортирующих валов, зазора между этими валами и подачи исходного материала на сортирующие валы :

(18)

По уравнениям регрессии (17, 18) построены контуры сечений поверхностей откликов (рис 12):

(19)

Рис. 12. Контуры сечений поверхностей откликов для уровня точности калибрования клубней картофеля крупной и семенной фракций

В результате решения задачи оптимизации методом нелинейного программирования определили следующие параметры работы картофелесортировки с роликово-дисковыми сортирующими рабочими органами: частота вращения роликово-дисковых сортирующих валов – 138-141 мин-1; зазор между этими валами – 50 мм; подача исходного материала – 7,5 т/ч при ширине сортирующей поверхности 0,75 м.

Производственная проверка передвижного картофелесортировального пункта с роликово-дисковыми сортирующими рабочими органами проводилась в период предреализационной подготовки картофеля в 2008 году в ЛПООС ГНУ СЗНИИМЭСХ. В ходе проверки получены следующие показатели работы: уровень точности калибрования клубней картофеля крупной фракции – 93,2%, уровень точности калибрования семенной фракции – 98,3%, повреждаемость клубней – 1,7%.

В пятой главе «Технико-экономическая эффективность использования картофелесортировки с роликово-дисковыми сортирующими рабочими органами» приведены расчёты экономической эффективности от применения передвижного картофелесортировального пункта с роликово-дисковыми рабочими органами (ПКСП-6-10) в сравнении с линией КСП-15Б.

Экономический эффект от применения ПКСП-6-10 составил 280062,5 рублей (в ценах 2009 года). Он складывается из балансовой стоимости, уменьшения повреждения клубней и снижения трудозатрат за счет повышения точности калибрования по сравнению с КСП-15Б.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Pages:     | 1 || 3 |






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