WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Сила, возникающая за счет разности ускорений, зависит от силы воздействия воздушного потока, Н:

, (2)

где Rв – сила воздушного потока, Н.

Сила воздушного потока Rв включает статическую Rст и динамическую Rд составляющие.

Статическая составляющая воздействия воздушного потока определяется по известному выражению, Н:

, (3)

где V – объем, занимаемый частицей в монослое, м3;

gradP - градиент напора, Па/м.

градиент напора представляет собой, Па/м:

, (4)

где P – перепад давления воздуха в слое семян высотой Н, Па.

Перепад давления по уравнению Эргана составит, Па:

, (5)

где – порозность псевдоожиженного слоя;

в – плотность воздуха, кг/м3;

– динамическая вязкость газа, Пас;

dэ – эквивалентный диаметр частиц, м.

Динамическая составляющая Rд зависит от скорости воздушного потока. Предварительные исследования показали, что скорость воздуха в слое находится в пределах 1,5–2,0 м/с. В этом диапазоне скоростей сила воздействия потока на частицу обычно определятся по формуле Ньютона, Н:

, (6)

где с – коэффициент, учитывающий свойства поверхности обдуваемого тела (с =0,184-0,265);

Fч – площадь Миделева сечения частиц, м2.

Площадь Миделева сечения частиц, при условии, что они остаются параллельными продольной осью к колеблющейся поверхности и их размер а будет определять толщину монослоя (как наиболее устойчивое положение), можно определить как площадь эллипса, м2:

, (7)

Сила сопротивления поперечному перемещению частицы Fд, рассчитываемая по методике, предложенной профессором В.С. Быковым, но с учетом воздействия воздушного потока, определяется по выражению, Н:

, (8)

где - насыпной угол, характеризующий хаотичность расположения семян при засыпке, град.;

m0 – масса частиц, образующих слой, кг;

n' – число вышерасположенных монослоев;

fвн= - коэффициент внутреннего трения;

Количество монослоев над рассматриваемой частицей можно выразить через её координату z:

. (9)

величины ускорения деки и скорости воздушного потока ограничены условием безотрывности движения.

Условие перемещения частицы малой плотности вверх с учетом выражений (1) и (8) примет вид:

. (10)

Уравнение (10) описывает процесс движения низконатурной частицы, находящейся в слое семян, перемещающемся по колеблющейся поверхности в зависимости от угла её наклона, соотношения плотностей частицы и слоя, его толщины, показателя кинематического режима, угла направленности колебаний, скорости воздушного потока.

На основе уравнения предложена технология очистки семян от низконатурных примесей в виброожиженном и вибропневмоожиженном слоях.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» представлена программа исследований, общепринятые и частные методики лабораторных и производственных опытов, ведомственных испытаний опытного образца машины и математической обработки опытных данных, описаны экспериментальная установка, приборы и оборудование.

Основными задачами экспериментальных исследований являлись проверка достоверности аналитических зависимостей и теоретических выводов, полученных во второй главе, определение рациональных параметров и режимов работы вибропневмосепаратора (ВПС), оценка технологической надежности усовершенствованной поточной линии с использованием разработанного вибропневмосепаратора.

В соответствии с программой экспериментальных исследований разработали и изготовили лабораторную установку, схема которой приведена на рисунке 2,а.

Конструкция установки позволяет регулировать зерновую нагрузку на деку до 1500кг/ч, частоту колебаний в пределах 400-700мин-1 с помощью клиноременного вариатора, амплитуду колебаний – от 7,5 до 15,0мм путем установки сменных эксцентриков, угол продольного наклона деки.

а

б

- исходный материал; - семена основной культуры; - низконатурные примеси; - воздух

Рис. 2 - Лабораторная установка: а) устройство лабораторной установки: 1 – рама; 2 – кожух; 3 – заслонка; 4 – питатель; 5 – подвеска; 6 - воздухонепроницаемый фартук; 7 – дека; 8 – эксцентрик; 9 – шкив; 10 – ремень; 11 – вариатор; 12 – электродвигатель; 13 – механизм регулирования частоты колебаний деки; 14 – шатун; 15 – рамка; 16 – механизм регулирования продольного угла наклона деки; 17 – приемники фракций; б) технологическая схема деки, вид сверху: I – зона предварительного расслоения; II – зона транспортирования; III – стенка, установленная под углом к направлению колебаний деки; ЛК – легкие компоненты; ПК – промежуточные компоненты; ТК – тяжелые компоненты

В процессе лабораторных исследований реализованы две серии опытов с использованием методики активно-пассивного планирования эксперимента.

Качество работы разработанного вибропневмосепаратора оценивали по методике ВИМ, предложенной Н.Н. Ульрихом и Ю.А. Космовским.

Ведомственные испытания опытного образца вибропневмосепаратора (рис. 2,б) с рациональными параметрами проведены при подаче 0,8-1,2т/ч с учетом методики ОСТ 70.10.2-83. Оценочные показатели определены при выходе семян 90%.

Оценка надежности технологического процесса, осуществляемого семяочистительной линией, проведена в производственных условиях методами статистической динамики сельскохозяйственных агрегатов.

В четвертом разделе «Результаты экспериментальных исследований» определены рациональные параметры и режимы работы вибропневмосепаратора, определены зависимости качества его функционирования от производительности и выхода семян, получены оценки работы семяочистительной линии в производственных условиях.

При реализации первой серии опытов по трехуровневому трехфакторному плану Бокса-Бенкина ставилась задача изучить влияние трех независимых факторов – угла установки стенки деки (х1), продольного угла наклона деки (х2), частоты колебаний n (х3) и определить их оптимальное сочетание. В качестве критерия оптимизации технологического процесса была принята полнота выделения низконатурных примесей при выходе семян 90%.

При проведении опытов установили следующие диапазоны варьирования факторов: =4,0-7,0; n=630-690мин-1; =20-30.

После обработки результатов и их статистической оценки получены адекватные математические модели:

(11)

где Y – полнота выделения низконатурных примесей при 10% потерях, %;

x1, x2, x3 – нормированные значения угла установки стенки, поперечного угла наклона деки и частоты колебаний деки, соответственно.

Степень приближения полученной модели к реальному процессу составила R2 = 93,995 %. Значимость коэффициентов моделей определена по t-критерию Стьюдента.

Рациональное сочетание значений факторов, определено с помощью программы MathCAD 2001. модель (11) исследована на условный экстремум при соблюдении ограничительных условий. Получены следующие нормированные значения факторов, при которых полнота выделения низконатурных примесей достигает максимального значения: х1=-0,5, х2=0,2, х3=0. Рациональные начальные нормированные значения факторов определены анализом двумерных сечений поверхности отклика исследуемой модели (11). На рисунке 3 приведено двумерное сечение откликов модели относительно кодированных значений угла установки стенки и угла продольного наклона деки.

x2

x1

Рис. 3 - Двумерное сечение отклика модели (11) относительно x1 и x2, при фиксации на нулевом уровне фактора х3

На основе исследований для вибропневмосепаратора могут быть рекомендованы следующие рациональные параметры и режимы работы: угол установки стенки деки =20…26, продольный угол наклона деки =4…6, частота n=640…660мин-1 (при настроечных значениях амплитуды А=7,5мм, угла направленности колебаний =30 и подачи Q=550 кг/ч).

При проведении второй серии опытов ставили задачу изучения возможности повышения производительности в случае низкой засоренности исходного вороха низконатурными примесями при выделении наиболее биологически ценной части семян. В опытах для оценки качества разделения семян был принят показатель полноты выделения низконатурных примесей при потерях 10%. В процессе опытов регулировали: угол установки стенки деки, угол продольного наклона, частоту колебаний деки n. На основе предварительных опытов, установили следующие уровни варьирования факторов: =20-30, =4,0-7,0, n=450-540мин-1. При этом настроечные значения остальных факторов составляли: подача материала Q=1000 кг/ч, угол направленности колебаний =30, амплитуда колебаний деки А=15мм. Задачу решали при реализации трехуровневого плана Бокса-Бенкина.

(12)

где Е – полнота выделения низконатурных примесей при 10% потерях семян в фуражные отходы, %.

Для производительности 1000 кг/ч рациональными являются следующие значения параметров: угол продольного наклона деки =6…7; угол установки борта деки =22…26; частота колебаний n=450…460 мин-1; при амплитуде А=15 мм и угле направленности колебаний =30.

На основании проведенных исследований разработана семяочистительная линия производительностью 2,5 т/ч для обработки семян, засоренных низконатурными примесями (рис. 4).

Ведомственные испытания опытного образца вибропневмосепаратора и производственные исследования семяочистительной линии, осуществляющей предложенную технологическую схему очистки и сортирования семян, проведены на семенах пшеницы сорта Московская 39 в учхозе «Липовая гора» Пермской ГСХА.

При производственных исследованиях семяочистительной линии в течение одной смены работы через каждые 10 минут были отобраны пробы из исходного материала и полученных фракций. Для агротехнической оценки в каждой пробе семян определены: чистота, натурная масса, масса 1000 семян. для каждой фракции вычислены средние значения массовой доли и класс семян.

Производственными исследованиями установлено, что линия, реализующая фракционную технологию очистки (Патент РФ №2340410) с использованием разработанного вибропневмосепаратора, обеспечивает получение семян элиты и обладает достаточной технологической надежностью (чистота получаемых семян соответствует требованиям ГОСТ Р 52325-2005 для семян элиты, с вероятностью сохранения поля допуска Р=0,887…0,937).

Рис. 4 – Схема семяочистительной линии (а), реализующей усовершенствованную технологию очистки и сортирования семян с использованием разработанного вибропневмосепаратора (б): А – комбинированная воздушно-решетно-триерная машина первичной очистки; В – комбинированная воздушно-решетно-триерная машина вторичной очистки с фракционированием; С – вибропневмосепаратор; 1, 16, 32 – бункеры; 2, 6, 17, 21 - аспирационные каналы; 3, 5, 18, 20 – осадочные камеры; 4, 19 – вентиляторы; 7, 15, 22, 31 – лотки вывода легких примесей; 8 – овсюжный триер; 9 – лоток вывода крупных примесей; 10, 25 - лотки вывода мелких примесей; 11, 13, 26, 27, 28 – подсевные решета; 12, 14 - разгрузочные решета; 23 – кукольный триер; 24 – лоток вывода фракции для очистки на ВПС; 29 – фракционное решето; 30 - расслаивающая поверхность; 33 – дека вибропневмосепаратора; I,II,III,IV,V,VI – конечные продукты

В пятом разделе «Рекомендации по использованию результатов исследований, энергетическая и технико-экономическая оценки» даны рекомендации по использованию вибропневмосепаратора в составе семяочистительной линии, реализующей усовершенствованную технологию очистки и сортирования семян. Приведены энергетическая и технико-экономическая оценки усовершенствованной линии в сравнении с базовым вариантом.

По результатам экспериментальных исследований разработана методика предварительной настройки режима работы вибропневмосепаратора при различном содержании в исходном материале низконатурных примесей.

Использование семяочистительной линии производительностью 2,5 т/ч для очистки элитных семян позволяет снизить прямые эксплуатационные затраты на 7%, прямые энергозатраты - более чем на 25%. Выход семян увеличивается на 7,64%. Годовой экономический эффект от внедрения технологии составляет около 900 тыс. руб. при сроке окупаемости – один сезон.

Общие выводы и рекомендации

  1. С использованием математической модели (10) определены скорости воздушных потоков при соотношении плотностей низконатурных частиц к плотности семян основной культуры =0,6 - 0,63м/с, при =0,7 – 0,75 м/с, при =0,8 – 0,88м/с. Для интенсификации процесса в зоне расслоения следует обеспечивать скорость воздушного потока в пределах 1,0…1,4м/с.
  2. Разработана конструктивно-технологическая схема вибропневмосепаратора с усовершенствованной декой с углом поперечного ее наклона, равным нулю (Патент на полезную модель №58288. Патент РФ № 2347352).

На основе математических моделей (11), (12) определены рациональные параметры и режимы разделения семян в вибропневмоожиженном слое на деке разработанного вибропневмосепаратора для двух настроечных значений производительности.

Для производительности 550 кг/ч рациональными являются следующие значения параметров: угол продольного наклона деки =4…6; угол установки борта деки =20…26; частота колебаний n=640…660 мин-1 при амплитуде А=7,5 мм и угле направленности колебаний =30.

Для производительности 1000 кг/ч рациональными являются следующие значения параметров: угол продольного наклона деки =6…7; угол установки борта деки =22…26; частота колебаний n=450…460 мин-1 при амплитуде А=15 мм и угле направленности колебаний =30;

Pages:     | 1 || 3 |






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