WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
1

На правах рукописи

Перепелкин Михаил Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СЕПАРАТОРА РОТОРНО – ВОЗДУШНОГО ТИПА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОРОХА ПОДСОЛНЕЧНИКА Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Волгоград 2009 2

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Цепляев Алексей Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Павлов Павел Иванович кандидат технических наук, доцент Павленко Владимир Николаевич

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия» (г. Зерноград)

Защита диссертации состоится 30 декабря 2009 года в 10 ч. 15 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.008.02 при ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу:

400002, г. Волгоград, Университетский пр-т 26, ауд. 214.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГСХА.

Автореферат разослан 27 ноября 2009г. и размещен на сайте http://www.vgsha.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор А.И.Ряднов 3

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одним из наиболее перспективных путей повышения производительности и качества работы семяочистительных машин в настоящее время является использование принципиально новых методов очистки, основанных на разделении семян и примесей по нескольким основным свойствам.

Существующие семяочистительные машины для очистки вороха подсолнечника не обеспечивают отделение легких примесей органического происхождения и недозрелых семян в один этап, из-за чего производительность машины существенно снижается. Большинство перерабатывающих предприятий для решения этой проблемы используют более дорогие зарубежные машины. Их работа, в большинстве своем, удовлетворяет требованиям потребителей, но из-за дороговизны приобретение таких машин для малых перерабатывающих предприятий весьма проблематично. Поэтому работа, в которой решается вопрос о повышении качественных показателей сельскохозяйственных семяочистительных машин, является весьма актуальной.

В Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии, на кафедре сельскохозяйственных машин разработан сепаратор роторно-воздушного типа, позволяющий увеличить производительность за счёт повышения качественных показателей при отделении из вороха подсолнечника лёгких примесей и недозрелых семян.

Цель исследований. Разработка и исследование сепаратора для отделения из семян подсолнечника примесей, существенно снижающих качество масла на основе использования инерционно-воздушной системы.

Задачи исследования.

1. Изучение физико-механических свойств семян подсолнечника применительно к инерционно-воздушному процессу разделения.

2. Разработка и исследование сепаратора для очистки семян подсолнечника, обеспечивающего высокое качество сепарации на основе применения инерционно-воздушной системы.

3. Определение основных факторов, влияющих на качество отделения примесей из вороха подсолнечника при их очистке.

4. Проведение теоретических и экспериментальных исследований по определению конструкторских и кинематических параметров сепаратора роторновоздушного типа.

Объект исследования. Процесс отделения легковесных примесей из вороха подсолнечника при применении роторно-воздушного сепаратора.

Предмет исследования. Разделение вороха подсолнечника на основе аэродинамических свойств семян и примесей с использованием роторновоздушного сепаратора.

Научная новизна работы заключается в разработке и исследовании роторно-воздушного сепаратора для отделения из вороха подсолнечника легковесных примесей и недозрелых семян, защищённого патентом на изобретение; теоретическом и экспериментальном обосновании параметров роторно-воздушной системы с учётом аэродинамических свойств и геометрических характеристик вороха подсолнечника.

Практическая значимость работы состоит в использовании новой конструкции роторно-воздушного сепаратора; теоретическом и экспериментальном обосновании режимов работы сепаратора; методике подбора вентилятора на основе теоретических исследований по разделению вороха подсолнечника; рекомендациях по внедрению конструкции роторно-воздушного сепаратора.

Основные положения выносимые на защиту.

1. Конструкция роторно-воздушного сепаратора инерционного типа.

2. Зависимости, определяющие конструктивные и кинематические параметры роторно-воздушного сепаратора.

3. Математическая модель, описывающая процесс работы роторно-воздушного сепаратора.

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований разработанной конструкции.

5. Экономическая эффективность от использования разработанной конструкции.

Апробация. Основные положения диссертационной работы были обсуждены и одобрены на научных конференциях Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии, XI региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области 2006 г., XII региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области 2007 г., Международной научно-практической конференции, посвящённой 400-летию добровольного вхождения калмыцкого народа в состав Российского государства 2008 г.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в печатных работах, 2 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Кроме того, получено два патента на изобретения (№2343687, №2343688).

Общий объём публикации 1,2 п.л., из них 0,6 п.л. принадлежит автору.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, глав, общих выводов, списка литературы из 109 наименований и приложения. Работа изложена на 192 страницах, содержит 45 рисунков и 20 таблиц.

Содержание работы Введение содержит краткую характеристику проблемы очистки вороха, состояния производства растительного масла, актуальность данной темы, цель работы, положения выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ существующих технологий получения растительного масла, средств для разделения зернового вороха и задачи исследования» приведены анализ и характеристика современных зерноочистительных машин, эксплуатируемых в производстве в настоящее время, приведены схемы отдельных зерноочистительных агрегатов, имеющих цилиндрические решета, рассмотрены основные физико-механические свойства семян подсолнечника, изучение в различных работах состояния вороха подсолнечника, режимы и способы хранения масличного сырья, технология производства растительного масла и негативное влияние посторонних примесей на качество получаемого продукта. На основании анализа работ: Цепляева А.Н., Буркова А.И., Гавриленко И.В., Гаппоева Т.Т., Голдовского А.М. и других, были определены, а впоследствии выбран наиболее эффективный метод очистки семян подсолнечника от примесей с использованием роторно-воздушной сепарации.

Во второй главе «Теоретические исследования по нахождению зависимостей, определяющих основные параметры сепаратора для очистки вороха подсолнечника» приведены конструкция и принцип работы роторно-воздушного сепаратора для очистки вороха подсолнечника. В теории рассмотрены: определение траектории перемещения и величины отбрасывания семян при сходе их с ротора, определение скорости воздушного потока, нахождение величины отбрасывания семян подсолнечника при их перемещении в неподвижной воздушной среде, нахождение величины отбрасывания частицы примеси с учётом её перемещения в неподвижной воздушной среде, определение необходимого напора воздушного потока и подбор вентилятора.

На рисунке 1 представлена схема сепаратора, обеспечивающего качественное разделение семян по аэродинамическим характеристикам. В конструкцию сепаратора входят: подающий лоток 2, бункер очищенных семян 7, опирающийся на ролики 8 роторный барабан 3 с воздушным распределителем 6. Аспирационная часть состоит из аспирационного канала 4 и воздуховода 11. Бункер очищенных семян имеет две секции – сбора полноценных (I) и недозрелых семян (II).

1 – рама; 2 – подающий лоток; 3 – роторный барабан; 4 – аспирационный канал; 5 – приводной шкив; 6 – воздушный распределитель; 7 – бункер очищенных семян; 8 – опорный ролик; 9 – привод ротора; 10 – электродвигатель; 11 – воздуховод.

Рисунок 1 – Схема роторно-воздушного сепаратора для отделения легковесных примесей Сепаратор для очистки семян подсолнечника работает следующим образом. Семенная масса с лотка 2 перемещается к вращающемуся роторному барабану 3, при этом в полость воздушного распределителя 6 с внутренней стороны роторного барабана через отверстие под напором подается воздух. В правой верхней четверти роторного барабана происходит взаимодействие воздушного потока и вороха подсолнечника. В этой зоне расположен аспирационный канал 4, обеспечивающий необходимое разряжение. Совместное воздействие на семя напорного воздушного потока из внутренней полости роторного барабана 3 и разряжения со стороны аспирационного канала поднимает лёгкие примеси с поверхности роторного барабана 3 и через аспирационный канал направляет их в циклон-пылесборник. Очищенные от лёгких примесей семена направляются в приёмный бункер 7, разделенный на две части. Полноценные семена собираются в передней полости бункера (I), а недозрелые в полости (II).

Для теоретического определения перемещения семян при сходе их с ротора рассмотрена схема сил, действующих на семя при работе ротора (рис.2).

Рисунок 2 – Схема сил, действующих на семя при его сходе с ротора Представим семя как материальную частицу массой m. В момент отрыва семени от поверхности ротора на него будут действовать следующие силы: mg – сила тяжести; N – нормальная сила; – сила трения между семенем и поверхностью ротора; - сила инерции; - сила от действия потока воздуха; - сила Кориолиса; – тангенциальная сила инерции.

Уравнения проекций сил на оси ОХ и ОУ:

; (1). (2) Дифференциальное уравнение для определения скорости схода семян:

Дальность полета семени при сходе с ротора:

Для теоретического нахождения перемещения семян в неподвижной воздушной среде рассмотрена схема, представленная на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема перемещения семян в неподвижной воздушной среде Дифференциальные уравнения движения семян в проекциях на оси О Х ;

1 О У :

1 Уравнение перемещения семени в конечном виде:

На рисунке 4 представлен график изменения величины перемещения семян подсолнечника в зависимости от частоты вращения ротора и напора воздуха, полученный в результате теоретических исследований.

n, Рисунок 4 – Изменение величины перемещения семян подсолнечника в зависимости от частоты вращения ротора и напора воздуха 100 Па; 200 Па; 300 Па.

Для теоретического нахождения перемещения примеси в неподвижной воздушной среде рассмотрена схема, представленная на рисунке 5.

Рисунок 5 – Схема перемещения примеси в неподвижной воздушной среде Дифференциальные уравнения движения примеси в воздушной среде:

Перемещение частицы в воздушной среде:

В результате теоретических исследований, также был получен график изменения величины перемещения примеси в зависимости от частоты вращения ротора и напора воздуха (рис.6).

n, Рисунок 6 – Изменения величины перемещения частицы примеси в зависимости от частоты вращения ротора и напора воздуха 100 Па; 200 Па; 300 Па.

Выражения дальности полета семени при сходе с ротора и перемещения частицы в воздушной среде могут быть решены только числовым методом, а для этого необходимо использовать соответствующие программы.

Для выражений разработан алгоритм, написаны программы на языке Turbo Pascal и выполнено их числовое решение.

Для теоретического определения скорости воздушного потока, рассмотрена схема сил, действующих на частицу примеси при ее сходе с ротора (рис.7).

Уравнения проекций сил на ОХ и ОУ:

Рисунок 7 – Схема сил, действующих на частицу примеси при ее сходе с ротора Дифференциальное уравнение для определения скорости схода примеси с ротора:

Уравнение скорости воздушного потока:

В третьей главе «Методика проведения экспериментов и обработки опытных данных» по исследованию процесса разделения вороха на роторно-воздушном сепараторе были рассмотрены следующие вопросы:

определение основных физико-механических свойств семян и примесей подсолнечника для сортов наиболее распространённых в Волгоградской области; определение чистоты семян; проведение лабораторных опытов и производственных испытаний сепаратора.

Лабораторные опыты проводились в 2006-2009г. на кафедре «Сельскохозяйственные машины» Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии. Для определения основных параметров роторновоздушного сепаратора использовалась установка представленная на рисунке 8.

Рисунок 8 – Общий вид экспериментальной лабораторной установки В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» роторно-воздушного сепаратора установлены: коэффициенты трения движения и покоя, угол естественного откоса, критическая скорость семян, зависимость перемещения примесей и семян подсолнечника от частоты вращения ротора и воздушного напора, изменение скорости витания примесей в зависимости от воздушного напора, результаты определения влажности и засоренности семян подсолнечника на момент испытаний, приведены результаты экспериментов по оптимизации основных технологических показателей роторно-воздушного сепаратора и построены двумерные сечения.

В результате анализа экспериментов было выявлено среднее значение коэффициента трения, которое в зависимости от сорта семян подсолнечника колеблется в пределах 0,13 – 0,15 для трения покоя, и 0,39 – 0,для трения движения.

На основании исследования линейных размеров семян подсолнечника различных сортов, построены вариационные кривые процентного соотношения классов полноценных и недозрелых семян по длине, толщине и ширине. В качестве примера на рисунках 9-10 приводятся распределения полноценных и недозрелых семян по длине.

Pages:     || 2 |






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