автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Исследование процесса очистки плоских решет зерноочистительных машин и обоснование параметров очистителей с комбинированными рабочими органами.

ХАРКІВСЬКИМ ДЕРЖАВШІЙ технічний університет ' СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА

у з Ш

Дюндик Сергій Михайлович @Л

/

У

УДК 631.354.2

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ОЧИЩЕННЯ ПЛОСКИХ РЕШІТ ЗЕРНООЧИСНИХ МАШИН ТА ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ОЧИСНИКІВ З КОМБІНОВАНИМИ РОБОЧИМИ ОРГАНАМИ

Спеціальність 05.20.01 - механізація сільськогосподарського виробництва

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандідата технічних наук

Харків 1998

Дисертацією є рукопис.

. Робота виконана в Харківському державному технічному університеті сільського господарства (ХДТУСГ).

Науковий керівник- кандидат технічних наук, доцент ЗАВГОРОДНІЙ О.І. Харківський державний технічний університет сільського господарства, доцент кафедри вищої натеыатккк.

Офіційні оцоеєете: Член-кореспондевт УААН, доктор технічних наук, професор КУШНАРЬОВ A.C., Таврійська державна агротехнічна академія, завідуючий кафедрою теоретично! механіки;

кандидат гехнічвнх наук, доцент МІНЯЙЛО A.B., Харківський державний технічний університет сільського господарства, доцент кафедра деталей машин та стандартизації.

Провідна організація - Український науково-дослідний інститут сільськогосподарського кашинобудування (н. Харків). .

Захист відбудеться "ИС "А\А<і\ОПШЦ998 року о годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К64.832.01 у Харківському державному технічному університеті сільського господарства за адресою: 310002, м. Харків-2, вул. Артема, 44.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ХДТУСГ.

Автореферат розісланий " 11 1998 року.

Вчений секретар спеціалізованої ради

доктор технічних наук, професор і

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ. В технологічних процесах післязбиральної обробка зерна значну долю роботи виконують зерноочисні машини. За останній час парк таких машин в значній мірі поповнився новими зразками. Створені сучасні повітряно-решітні установки, зернові сепаратори, насіннєочисні машини (ЗВС-20А, МВО-20, СВУ-10 та ін.). Однак, більшість з них за своїми експлуатаційними показниками - продуктивності, ефективності обробки, надійності в роботі не завжди відповідають зростаючим потребам сільськогосподарського виробництва. Однією з причин вказаних недоліків е незадовільне очщценкя отворів решіт від застрялнх зернин.

Використовувані на практиці очисні пристрої мають ряд недоліків: складність та металоєнкість конструкцій, висока динамічна напруженість роботи, низька технологічна ефективність та ін. Тому в комплексі заходів, націлених на підвищення показників роботи зерноочисних машнн, значна роль відводиться вишукуванню раціональних способів та засобів очищення решіт.

Таким чином, питання дослідження технологічного процесу й засобів очищення решіт зерноочисних иашин актуальні і мають велике народногосподарське значення.

МЕТА РОБОТИ. Метою дисертаційної роботи є удосконалення процесу очищення плоских решіт шляхом розробки та дослідження математичної моделі процесу очищення, створення нової конструкції очисника й обгрунтування параметрів його роботи.

ОБ'ЄКТ ДОСЛІДЖЕНЬ. Об'єктом досліджень є очисних плоских решіт з комбінованими робочими органами (РО), а також процеси забивання решіт та їх очищення..

МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ. Поставлені питання вивчені шляхом теоретичного та експериментального досліджень. Дослідження проводились з використанням основних положень теоретичної механіки, вищої математики, теорії процесів забивання й очищення решіт, методів математичного планування експериментальних досліджень і статистики, стандартних та спеціально розроблених методик і установок для проведення досліджень. Розрахунки та обробка результатів експериментальних досліджень проводились з використанням сучасних засобів обчислювальної техніки.

НАУКОВА НОВИЗНА. Розроблені конструктивні схеми очисників решіт, на які одержані авторські свідоцтва та позитивні рішення ва винаходи [8-16]. Досліджена кінематика й динаміка ударних РО очисника з канатним приводом. Виявлено вплив деформації волосин щіток на ефективність роботи очисника Визначено час технологічних циклів роботи очисника та середнє потрібне число проходів щіток з урахуванням деформації волосин. Розроблені методики

й визначені техаологічні властивості зернових сумішів по відношенню до процесів забивання н просіювання. Одержана математична модель функціонування очисника плоских решіт з комбінованими РО.

ПРАКТИЧНА ЦІННІСТЬ. Визначено вплив деформації щіток на показники якості роботи очисника. Встановлено час технологічних циклів роботи очисника - закритого Й відкритого стану отворів для кожної точки решета з урахуванням деформації волосин щіток. Вивчені технологічні властивості найбільш поширених зернових суміш ів по відношенню до процесів забивання й просіювання. Розроблена модель процесу очищення решіт, яка дозволяє проводити проектування принципово нових очисників в режимі обчислювального експерименту на ЕОМ. Розроблено очкснвк з комбінованими РО, який дозволяє збільшити жввий переріз решіт. Виконана порівняльна оцінка

ефективності роботи очисника модернізованої та базової зерноочисних машин.

а ттті/чг а 7тт а пагатті гч_---------------------

пій ч/іглціУі іиииіп. иьаиош иі/ли^спад ¿цпьсріацшииі ^иииіа диии-

відались на щорічних (1993-1998 рр.) науково-методичних конференціях та семінарах ХДТУСГ, на республіканській "Енергозберігаючі технології та технічні засоби для виробництва сільськогосподарської продукції" у 1993 р. (ІМЕСГ УААН. - Глеваха) і міжнародній - "їїерпективи розвитку механизації, елекрифікації, автоиатації та технічного сервісу сільськогосподарського виробництва" у 1996 р. (ІМЕСГ ІТС УААН. - Глеваха) наукових конференціях.

Дослідження за темою дисертаційної роботи виконувались за розділом комплексної тема 1-4 наукових досліджень ХДТУСГ.

ПУБЛІКАЦІЇ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ. За результатами досліджень опубліковано 7 наукових статей, 9 авторських свідоцтв та позитивних рішень на винаходи.

РЕАЛІЗАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ. Результати досліджень реалізовані в УкрНДІСГОМ (м. Харків) прн розробці очисника решіт з комбінованими РО та виготовленні його на заводі інституту; виробничому випробуванню очисникапр» обробці зернових матеріалів в умовах підприємств Харківського виробнвчого об'єднання иукомольної та зернопереробаої промисловості, а також в учбовому процесі ХДТУСГ при виконанні

рОЗрЕХунКОЕИХ 322Д2НЬ В Курсі "ВЯЩ& КйТвМЗТйК£і,\

СТРУКТУРА ТА ОБСЯГ ДИСЕРТАЦІЇ. Дисертаційна робота викладена на 157 сторінках комп'ютерного теїсту, містить 10 таблиць, 20 малюнків. Текстова частина складається з вступу, чотирьох розділів й висновків. Список літератури включає 94 найменування. Допоміжний матеріал подано в 9 додатках.

з

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовується актуальність теии, мета досліджень, викладається наукова новизна та практична цінність робота, а також основні положення, які виносяться на захист.

В'першому розділі "Стан питання й задачі дослідження" виконано аналіз методів я засобів очищення решіт зерноочисних машин. Запропоновані удосконалені конструктивні схеми очисників решіт.

Існуючі конструкції очисників відрізняються великою різноманітністю. До числа найбільш попарених належать: очисники інерційного типу, часто використовувані в мухомольній промисловості; очисники циліндричних вібра-яійних решіт-(р о лікові, кільцеві, роторно-кільцеві та ін.); для очищення плос-

і'Н7 па7ті іт «ооплп лілттм'роі гттітїлоі >> іти и лт «ппо.пт от«о пий ппнплппи Нові)..

Ґ *-М ^ии..и. М.

ність недоліків вказанах очясників, таках, як низька якість очищення решіт, висока динамічна напруженість роботи, призводить до того, що очисники постійно модифікуються, розробляються нові конструкції и способи очищення.

У відповідності з відомою методикою проведена оцінка технологічного резерву щіткового очисника плоских решіт з кривошипно-шатунним приводом. Дослідження показала, що технологічний резерв РО при обробці зернових сумішів (пшениці, проса, гороху та гречки) складає в середньому 7,8 %, а технологічний резерв привода - 2,0 %. Це вказує на доцільність зміни в першу чергу РО іщо ефективність зміни їх приаодазначно менша.

В ХДТУСГ за участю інженерів УкрНДІСГОМ розроблена удосконалена конструкція очисника решіт, для якого застосовані комбіновані РО (нал. 1).

Мал. 1. Схема очисника решіт з комбінованими РО:

1 - решітний стан; 2 - решето; 3 - очисний пристрій;4 - привід; 5 -рамка; 6 - перегородки рамкл;7 - допоміжне решето; 8 - очисник ударної дії; 9 - напрямні; 10 - щітки; 11 - ланцюгова передача; 12 -кільце; 13 - шатун

В технічному рішенні очищення решіт виконується при сумісній дії щіткових й ударних РО. При цьому ударні РО розклинюють і вибивають переважну більшість слабо застрялнх частинок, а щіткові РО, рухаючись з невеликою частотою, виштовхують незначну долю сильно заклинюваних зернин.

Конструктивна схема очисника, встановленого в решітному стані, зображена на нал. 2. В пристрої для ударних РО застосовані металеві кільця, покриті шаром гуми. Кільця вільно розміщуються на 'сталевих канатах, протягнутих з провисанням уздовж решітного стану між реш етом і щітками.

Мал. 2. Конструктивна схема очисника, встановленого в решітному стані зерноочисної машини:

1 - решітний стан; 2 - щіткові РО; 3 - ударні РО; 4 - решето; 5 - вал

привода щіток; 6 - канат; 7 - кронштейн; 8 - рама; 9 - демпфер; 10 -

регулювальний пристрій

Під час руху щіток силами тертя по решету волосся періодично зміщується в бік, протилежний їхньому згину. При цьому вільні ділянки волосин упираються в крайки отворів й протинають їх наскрізь. Одночасно коливаннями решітного стану здійснюється періодичне натягування н послаблення канатів. При натягуванні кільця підкидаються й ударяють по решету, що сприяє розклинюванню застрялих зернин.

У відповідності з загальною метою досліджень в роботі розв’язувались такі задачі;

1. Провести порівняльну оцінку якісних показників існуючих методів й засобів очищення решіт;

2. Обгрунтувати необхідність застосування очисника плоских решіт з комбінованими РО;

3. Провести теоретичні дослідження впливу основних конструктивних і кінематичних параметрів очисника аа ефективність очищення решіт, внаслідок чого одержати математичну модель функціонування очисника;

4. Виконати експериментальні дослідження технологічних властивостей зернових сумішів по відношенню до процесів забивання й просіювання;

5. Визначити технологічний резерв щіткового очисника плоских решіт з кривошипно-шатунним приводом;

6. Провести експериментальні дослідження з оптимізації параметрів очисника з комбінованим а РО і виконати перевірку адекватності його функціонування;

7. Обгрунтувати техніко-економічну ефективність застосування модернізованої зерноочисної малі ипя.

У другому розділі " Теоретичні дослідження" вивчається: кінематика й динаміка ударних РО з канатним приводом; вплив деформації волосин щіток на середнє потрібне число циклів роботи очисника; час технологічних циклів роботи очисника - закритого а відкритого стану отворів з урахуванням деформації волосин щіток. Обгрунтована доцільність застосування комбінованих РО для очищення решіт очисниками з кривошипно-шатунним приводом.

Динамікою й кінематикою РО очисників решіт займались Файбу-шевичГ.З., Гортинський В.В., Гончаров Є.С., Заїка П.М., Рідний В.Ф., Завгородній О.І. та ін. Однак, в дослідженнях не містяться відомості з динаміки ударних РО з канатним приводом.

Принципова схема очисника решіт з ударним РО й канатним приводом зобоажена на иал. 3.

Під решетом 1 між опорамн-щітками А і С - провисає канат 2 з вільно одягненим на нього кільцем З. Канат одним кінцем нерухомо закріплено на рамі машини (точка Ю), а другим - на коливальному решітному стані. Коливаннями стану здійснюється періодичне натягування а послаблення канату. В момент натягування кільце залучається до сумісного руху, під час якого відбувається його переміщення у вертикальній площині. При досягненні

певної висоти h(t) відбувається відрив кільця від поверхні капата, після чого воно рухається вільно вгору до моменту удару по решету. В моиент удару решету передається частина кінетичної енергії кільця, що викликає пружні коливання решета. В результаті решето струшується, що сприяє розклнняванню засгрялих зернин. Після удару кільце відскакує від поверхні решета і рухається вниз до моменту зіткнення з канатом.

Виходячи з геометричних співвідношень, визначено початкове прови-с&нкя каната при перебуванні решітного стану в крайньому лшому положенні: lio > Оц). Тут: Ои - аДМщ-і) - максимальна зміна довжини каната

між опорани-щітками за період коливань решітного стану; А - амплітуда коливань решета; ЬІщ - число опор-щіток; S - відстань між опорймн-щіткамн.

Поточне значення провисання каната визначається виразом:

h(t) = ^(^-aH(l~COSG)t))2-s2 í1)

де ¿0 - максимальна довжина каната (при найбільшому провисанні).

На основі (1) можна одержати також вирази для визначення швидкості й прискорення кільця:

h(t)= V(t)= JJ°-

2yj(¿o - «я (1- coscñt))2 - S2

„ Í(-?Q - «и(і - COSCií))^®2 COSOJt - Оц2®2 sin2 ©tj

h(t) = a(t) = i-----------------------;--------p---------- x

2[(^o-^<(l-cos<ot))2-S2] 2

|(¿o - °m(1 coso*))2 - S21 (¿o - <Ul- cosootf ■ OmV sin2 cot)

x-1--------------------------L +-------------------------------y—. (3)

2^(í0 - Oi,(l- cosoüt))2 - S2] 2^(4 - вм(і - coscot))2 - S2 j 2

Проведенні дослідження показали, що достатня швидкість кільця при ударі досягається в тому випадку, коли початкове провисання каната Iiq буде трохи менше припустимого з геометричних умов. Це потребувало включити в конструкцію очисника проміжний елемент - демпфер, який компенсує подовження каната в крайньому положенні решітного стану. Як показують результати розрахунків та експериментальні дані, теоретична зміна швидкості руху кільця без урахування демпфіювання каната відрізняється від експериментального тим, що швидкості в крайньому положенні решітного стана не зростають нескінченно, а мають кінцеві значення. Встановлено, що ефективна робота очисника досягається при початковому провисанні каната ho=0,0293 м.

Процесам забивання та очищення решіт приділяється в дослідженнях значна увага, що знайшло відображення у багатьох роботах, в тому числі роботи Цециновсь'кого В.М., Гончарова Є.С., Волошяна М.І., Заїки П.М., Рідного В.Ф., Завгороднього О.І. таін. Однак, в роботах не містяться відомості про вплив деформації волосин щіткових РО на показники якості роботи очисника: коефіцієнтів забивання - 5 та ефективності живого перерізу - О. Не вивчено вплив деформації волосин щіток на тривалість технологічних циклів очищення відкритого й закритого стану отворів решета, а також ефект вилучення застрялих частипок із отворів при циклічній деформації щіток. Крім того, відомі математичні моделі, які описують процеси забивання й очищення решіт, не враховують наявність комбінованих РО очисняка.

Вплив деформації волосся на якість очищення решіт можна врахувати

роботи щіток. Для цього розглянута взаємодія щіток очисника з решетом на простій кінематичній схемі: плоске решето здійснює в повздовжному напрямку гармонійні коливання, а щітки рухаються вздовж решета в одному й тому ж напрямку з постійною швидкістю (мал. 4).

Мал. 4. Схема кінематичних характеристик руху щітки й решета Аналіз кінематичних характеристик руху показує, що можливі два варіанти взаємодії щіток з застрялими частинками: ковзання волосин по решету при максимальному їх відхиленні від нейтрального положення (мал. 5, а); циклічна деформація нерухомих у відносному русі волосин (мал. 5, б).

Припустимо, що контакт щітки з частинками припадає на проміжок часу " перший варіант взаємодії (див. мал. 4). Тоді дія щітки на застрялі частинки обмежується впливом сял тертя н пружності волосин. Зазначені сили не залежать від швидкості руху щіток, тому в цьому варіанті взаємодії в кожному циклі роботи очисника вноситься одна й та ж доля роботи - і/пн.

Б

д

Якщо решето нерухоме, то цей варіант взаємодії лишається єдиним і величину пи за змістом доцільно вважати середнім потрібним числом циклів роботи

Ч.>^,^>0 , г3<*<15 Ч,<4, ,'^<0,

Мал. 5. Дєфоріїнція волосин здітхлї прк взаємодії з решетом

Якщо час контакту частинок зі щіткою включає проміжок І є^Дз) - це другий варіант взаємодії, то ковзання волосин по решету відсутнє. Лінія З відносного руху волосин по решету горизонтальна (див. мал. 4). Але і в цьому випадку робота по вилученню застрялих частинок із отворів решета також виконується. Зміщення кінців волосин з крайнього положення (найбільшого відхилення А) до нейтрального на величину Ат (див. мал. 5, б) призводить до спроби пронизати отвори решета наскрізь. В цих умовах особливий ефект надається для тих частинок, які неглибоко западають в отвори решета (наприклад, дрібнозернисті суміші). Такий ефект для першого варіанта взаємодії взагалі відсутній.

Як бачимо, розглянуті варіанти взаємодії щіток очисника з застрялими частинками і якісно і кількісно різні. При цьому другий варіант залежить від динаміка руху решета і щіток очисника. Ефект очищення отворів решета в другому варіанті взаємодії будемо оцінювати деяким середнім потрібним числом пк коливань волосин щіток при умові, що за одне коливання кінці волосин вертаються точно в нейтральне положення, тобто: ДТ = А. У реальному процесі ця умова виконується рідко. Крім того, час контакту частинок зі щіткою залежить від наведеної ширини щітки Впр і може включати декілька N

інтервалів, подібних тільки-но розглянутому: Все це можна

урахувати множниками Дт/Д і М[И]. Отже, сумарна доля роботи за один прохід щітки з урахуванням обох-варіантів дорівнює: 1/й = і/пн + р./йк, де р,= М[Ы]Дт/Д. Математичне сподівання М[Ы] числа N можна одержати, виходячи з природнього припущення, що зрушення фаз руху щітки і решета розподілено рівномірно: М[іМ]= [Впр/Бт]+ ^ - Із), де: [х] - ціла

частина числа х, Впр - наведена ширини щітки; ^ - переміщення кінців волосин щітки за період коливання решета; = 3,4,5) - моменти часу (див.

Процесам забивання та очищення решіт приділяється в дослідженнях значна увага, що знайшло відображення у багатьох роботах, в тому числі роботи Цециновсь'кого В.М., Гончарова Є.С., Волошина М.І., Заїки П.М., Рідного В.Ф., Завгороднього О.І. та ін. Однак, в роботах не містяться відомості про вплив деформації волосин щіткових РО на показники якості роботи очисника: коефіцієнтів забивання - 5 та ефективності живого перерізу - О. Не вивчено вплив деформації волосин щіток на тривалість технологічних циклів очищения відкрвтого й закритого стану отворів решета, а також ефект вилучення застрялих частинок із отворів при циклічній деформації щіток. Крім того, відомі математичні моделі, які описують процеси забивання й очищення решіт, не враховують наявність комбінованих РО очисника.

Вплив деформації волосся на якість очищення решіт можна врахувати

ииЗСЗХІилп НоЛ^ЖНил 3піп у Б праЗ ДЛЯ ССрСДпЬСГО ЇІОТріиНО ГО ЧЗСЛа ЦИКЛІВ

роботи щіток. Для цього розглянута взаємодія щіток очисника з решетом на простій кінематичній схемі: плоске решето здійснює в повздовжному напрямку гармонійні коливання, а щітки рухаються вздовж решета в одному й тому ж напрямку з постійною швидкістю (мал. 4).

Мал. 4. Схема кінематичних характеристик руху щіпси й решета Аналіз кінематичних характеристик руху показує, що можливі два варіанти взаємодії щіток з застрялими частинками: ковзання волосин по решету прн максимальному їх відхиленні від нейтрального положення (мал. 5, а); циклічна деформація нерухомих у відносному русі волосин (мал. 5, б).

Припустимо, що контакт щітки з частинками припадає на проміжок часу І є(і3,- перший варіант взаємодії (див. мал. 4). Тоді дія щітки на застрялі частинки обмежується впливом сил тертя й пружності волосин. Зазначені сили не залежать від швидкості руху щіток, тому в цьому варіанті взаємодії в кожному циклі роботи очисника вноситься одна й та ж доля роботи - і/пн.

Якщо решето нерухоме, то цей варіант взаємодії лишається єдиним і величину пн за змістом доцільно вважати середнім потрібним числом циклів роботи (проходів) очисника при нерухомому решеті.

Якщо час контакту частинок зі щіткою включає проміжок І - це

другий варіант взаємодії, то ковзання волосин по решету відсутнє. Лінія З відносного руху волосин по решету горизонтальна (див. мал. 4). Але і в цьому випадку робота по вилученню застрялих частинох із отворів решета також виконується. Зміщеаня кінців волосан з крайнього положення (найбільшого відхилення Л) до нейтрального на величину Дт (див. мал. 5, б) призводить до спроби пронизати отвори решета наскрізь. В цих умовах особливий ефект надається для тих частинок, які неглибоко западають в отвори решета (наприклад, дрібнозернисті суміші). Такий ефект для першого варіанта взаємодії взагалі в ідсу тній.

Як бачимо, розглянуті варіанта взаємодії щіток очисника з застрялнми частинками і якісно і кількісно різні. При цьому другий варіант залежить від динаміки руху решета і щіток очисника. Ефект очищення отворів решета в другому варіанті взаємодії будемо оцінювати деяким середнім потрібним числом пк коливань волосин щіток при умові, що за одне коливання кінці волосин вертаються точно в нейтральне положення, тобто: ДТ=Д. У реальному процесі ця умова виконується рідко. Крім того, час контакту частинок зі щіткою залежить від наведеної ширини щітки і може включати декілька N

інтервалів, подібних тіпьки-но розглянутому: Все це ножна

урахувати множниками Дт/Л і М[К]. Отже, сумарна доля роботи за один прохід щітки з урахуванням обох-варіантів дорівнює: і/п = 1 /йн + м/йк> Д® д=М[М]Дт/Д. Математичне сподівання М[ї\ї] числа N можна одержати, виходячи з природнього припущення, що зрушення фаз руху щітки і решета розподілено рівномірно: М[>і]= [вПр/Зт]+ де: [дг] - ціла

частина числа X; Впр - наведена ширини щітки; ¡Зт - переміщення кінців волосин щітки за період коливання решета; ^(і= 3^4,5) - моменти часу (див.

Мал. 5. Деформація БОЛОСті ¿ціТКУІ Прй взаємодії з решетом

Технологічні властивості використовувались в математичних моделях (13), (14) для визначення раціональних конструктивних і кінематичних параметрів розробленої конструкції очисника, при яких досягається максимальне значення коефіцієнта ефективності живого перерізу. Крім того, вказані значення параметрів були визначені експериментальним шляхом. Для цього був поставлення факторний експеримент і одержана модель другого порядку у вигляді такого полінома:

Q = ЗД96 + 0,61S л;, + 0,982 *2 + 0,380 ж, + 0,078 -0,406 х^х2 - 0Д23 ^х3 -

- 0,253 х2х3 - 0,050 х2хі - 0,043 *3лгд - 0,293 хї - 0,523 дг| - 0Д21 xf - 0,016 хІ(П)

Функцією оптимізації була прийнята пропускна здатність решета. Дослідження моделі (17) проводилось на екстремум на ЕОМ за допомогою пакета прикладних програм "Math' їаЬ”. В результаті оптимізації одержані значення досліджуваних параметрів: ширина щітки Вщ=19,2 нм; частота коливань щіток Q=0,89 с'1; маса ударного РО ЩуД=18,5 г; число ударних РО між щітками ПуД=2.

На мал. 8 зображені характеристики роботи очисника, одержані за допомогою математичних моделей (13), (14) для коефіцієнтів забивання - 5 а ефективності живого перерізу - G , а також рівняння (17) регресі! для пропускної здатності - Q.

а) 6) '

Мал. 8. Характеристики роботи очисника з комбінованими РО при обробці зернової суміші пшениці "Мироновская-808": а) коефіцієнт ефективності живого перерізу - Є, пропускна спроможність - С?; б) коефіцієнт забивання отворів - 5

Як бачимо, розрахункові й експериментальні дані по коефіцієнту забивання співпадають з достатньою точністю. Якісна відповідність поведінки кривих пропускної здатності й коефіцієнта ефективності живого перерізу

вказує на правомірність теоретичного проведення оптимізації за коефіцієнтом ефективності живого перерізу.

У четвертому розділі "Виробничі випробування й техніко-економічна ефективність застосування модернізованої зерноочисної машини, обладнаної очисникові решіт з комбінованими робочими органами” наводиться: опис та робота зерноочисної машини, обладнаної очисником з комбінованими РО; результати виробничих випробувань і техніко-економічна ефективність застосування модернізованої зерноочисної машини.

Для оцінки ефективності застосування модернізованої зерноочисної машини при очищенні й сортуванні зернових сумішів у виробничих умовах були проведені виробничі випробування. Випробування проводились за угодою про творче співробітництво з КСП "Перше Травня" Хап кінської області.

Робота машини оцінювалась за такими показниками: с.) якість очищення зерна від засмічувачів та домішків; б) продуктивність; в) пропускна здатність решіт. Показники роботи модернізованої установки досліджувались у порівнянні з базовим варіантом зерноочисної машини.

Як показали порівняльні випробування, застосування очисника з комбінованими РО дозволило зменшити частоту коливань щіток приблизно в чотири (3,9) рази і тим самим знизити динамічну напруженість роботи майже в шістнадцать разів. Крім того встановлено, що продуктивність зерноочисної машини, обладнаної очисником з комбінованими РО, зросла на 0,12 т/хв, при цьому забезпечується мінімально гарантоване підвищення пропускної здатності решіт на 2,6 % (при відносній похибці не більше 0,13 %). Це дало господарству річну економію експлуатаційних затрат 209,66 грн при строку окупності додаткових капіталовкладень менше одного року. Річний економічний ефект склав 193,94 грн.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Дослідженнями багатьох авторів показано, що решета зерноочисних машин в процесі роботи інтенсивно забиваються, причому режими, сприятливі самоочищенню отворів, не співпадають з режимами, забезпечуючими найбільшу продуктивність. Тому вказані машини не можуть ефективно працювати без очисників решіт. Техніко-економічні показники існуючих очисників не завжди відповідають сучасним потребам, а саме: не забезпечують задовільної якості очищення отворів, мають значну динамічну напруженність роботи, низьку технологічну ефективність та інше.

Технологічні властивості використовувались в математичних моделях (13), (14) для визначення раціональних конструктивних і кінематичних параметрів розробленої конструкції очисника, при яких досягається максимальне значення коефіцієнта ефективності живого перерізу. Крім того, вказані значення параметрів були визначені експериментальним шляхом. Для цього був постанлений факторний експеримент і одержана модель другого порядку у вигляді такого полінома:

Q = ЗД96 + 0,618 jsr, + 0,982 хг -f 0,380 х* + 0,078 *4 - 0,405 ххх2 - 0Д23 ххх3 -

- 0,253 *,*3 - 0,050 х,дг4 - 0,043 лг,хд - 0,293 хї - 0,523 х\ - 0Д21 х\ - 0,016 хІ(17)

Функцією оптимізації була прийнята пропускна здатність решета. Дослідження моделі (17) проводилось на екстремум на ЕОМ за допомогою пакета прикладних програм "Math Jab”. В результаті оптииізадії одержані значення досліджуваних параметрів: ширина щітки Вщ=19,2 мм; частота коливань щіток 0=0,89 с'1; маса ударного РО шуд=18,5 г; число ударних РО між щітками ЛуД=2.

На мал. 8 зображені характеристики робота очисника, одержані за допомогою математичних моделей (13), (14) для коефіцієнтів забивання - S й ефективності живого перерізу - G , а також рівняння (17) регресії для пропускної здатності - Q.

а) б) '

Мал. 8. Характеристики роботи очисника з комбінованими РО при обробці зернової суміші пшениці "МироноБская-808": а) коефіцієнт ефективності живого перерізу - й, пропускна спроможність - <2; б) коефіцієнт забивання отворів - 5

Як бачимо, розрахункові й експериментальні дані по коефіцієнту забивання співпадають з достатньою точністю. Якісна відповідність поведінка кривих пропускної здатності й коефіцієнта ефективності живого перерізу

вказує на правомірність теоретичного проведення оптимізації за коефіцієнтом ефективності живого перерізу.

У четвертому розділі "Виробничі випробування й техніко-економічна ефективність застосування модернізованої зерноочисної машини, обладнаної очисникові решіт з комбінованими робочими органами" наводиться: опис та робота зерноочисної намани, обладнаної очисником з комбінованими РО; результати виробничих випробувань і техніко-економічна ефективність застосування модернізованої зерноочисної машини.

Для оцінки ефективності застосування модернізованої зерноочисної машини врк очищенні й сортуванні зерийакх сумішіа у виробничих уновах були проведені виробничі випробування. Випробування проводились за угодою яро творче співробітництво з К СІЇ "Перше Травня" Хапкій ської області.

Робота машини оцінювалась за такими показниками: с) якість очищення зерна від засмічувачів та домішків; б) продуктивність; в) пропускна здатність решіт. Показники роботи модернізованої установки досліджувались у порівнянні з базовим варіантом зерноочисної машини.

Як показали порівняльні випробування, застосування очисника з комбінованими РО дозволило зменшити частоту коливань щіток приблизно в чотири (3,9) рази і тим самим знизити дипаиічну напруженість роботи майже в шістнадцять разів. Крім того встановлено, що продуктивність зерноочисної машини, обладнаної очисником з комбінованими РО, зросла на 0,12 т/хв, при цьому забезпечується мінімально гарантоване підвищення пропускної здатності решіт на 2,6 % (при відносній похибці не більше 0,13 %). Це дало господарству річну економію експлуатаційних затрат 209,66 грн при строку окупності додаткових капіталовкладеяь менше одного року. Річний ехононічний ефект склав 193,94 грн.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Дослідженнями багатьох авторів показано, що решета зерноочисних машин в процесі роботи інтенсивно забиваються, причому режими, сприятливі самоочищенню отворів, не співпадають з режимами, забезпечуючими найбільшу продуктивність. Тому вказані машини не можуть ефективно працювати без очисників решіт. Техніко-економічні показники існуючих очисників не завжди відповідають сучасним потребам, а саме: не забезпечують задовільної якості очищення отворів, мають значну динамічну напруженність роботи, низьку технологічну ефективність та інше.

2. Проведені дослідження технологічного резерву щіткового очисника

плоских решіт показали, що технологічний резерв РО при обробці зернових сумішів (пшениці, проса, гороху та гречки) складає в середньому 7,8 %, а технологічний резерв привода- 2,0 %. Це вказує на доцільність зміни в першу чергу РО і що ефективність зміни їх приводазначно менша. .

3. В результаті досліджень запропоновані удосконалені конструкції очисників решіт на рівні винаходів. Встановлено, що перспективним напрямком у розвитку засобів очищення решіт є використання очисника з комбінованими (ударними й щітковими) РО.

4. Встановлено, що деформація волосин щіток справляє суттєвий вплив на ефективність роботи очисника. Валив деформації враховано при визначенні часу технологічних циклів роботи очисника н середнього потрібного числа проходів щіток. Це дозволило підвищити точність теоретичних досліджень процесу очищення рещіт очисником з комбінованими ЇО.

5. Розроблені математичні моделі, що описують процеси забивання й зміна живого перерізу решіт для загального випадку, коли параметри очисника з однотиповіши або комбінованими РО можуть приймати довільні значення.

6. Проведене чисельне моделювання процесів забивання н очищення решіт виявило можливість зменшити частоту коливань щіток очисника, в порівнянні з відомою конструкцією, приблизно в чотири (3,9) рази і як наслідок

- понизити динамічну напруженість роботи майже в шістнадцять разів, та підвищити коефіцієнт живого перерізу решіт більш ніж на 3 %.

7. Розроблені методики і установки для проведення досліджень. Вивчені технологічні властивості найбільш поширених зернових суміш ів по відношенню до процесів забивання й просіювання: Це надало змоги використати одержані математичні моделі для оптамізації параметрів очисника з комбінованими РО при обробці конкретних зернових суміш ів.

8. На основі планового експерименту побудовапа модель другого порядку, що описує пропускну здатність решіт від основних конструктивних і кінематичних параметрів очисника з комбінованими РО. В результаті оптимізації одержані близькі до теоретичних значення шуканих параметрів: ширинаїцітки Вщ=19,2 ми; частота коливань щіток 0=0,89 с'1; маса ударного РО ШуД=18,5 г; число ударних РО між щітками пуд=2.

9. Виробничі випробування очисника підтвердили результати експериментальних досліджень. Встановлено, що використання очисника з комбінованими РО прн обробці зернових матеріалів забезпечує мінімально гарантоване підвищення пропускної здатності решіт більш ніж на 2,6 %, що дало господарству річну економію експлуатаційних затрат 209,66 три при

строку окупності додаткових- капіталовкладень менше одного року. Річний економічний ефект склав 193^94; грн;

Основні положення.: дисертаційної роботи викладені в таких опублікованих роботах: :

1. Дюндик С.М., Завгородний А.И., Новиков С.Е. Теоретическое исследование геомегрии самотранспортирующкх рабочих органов // Совершенствование технологического процесса и конструкций рабочих органов с. х. техники: Сб. кауч. тр. /Харьк. гос. аграр; ун-т; - Харьков, 1992.-С.78-85. - 0,32 (0,11) п. л.

2. Дюндик С.М. Исследование кинематики ударных рабочих органов очистителя решет с канатным приводом // Вопросы механизации сельского хозяйства: Сб. науч. тр. /ХГТУСХ!,- Харьков, 1996. - с. 192-193. - 0,28 и. л.

3. Завгородниё А.И., Дюндик С.М., Романов В.А. О влияния рабочих ор-г&псв о1»кстятбл?й Н2, пропускную способность решет // Технология пронзвод-ства и конструирование сельскохозяйственных машин: Сб. науч. тр. / Харьк. гос. аграр.ун-т. - Харьков, 1996. - с.70-78. - 0,52 (0,17) п. л.

4. Козаченко А.Б., Завгородний А.Й., Дюндик С.М. Оценка технологической эффективности и резерва усовершенствования очистителей решет //Технология производства и конструирование сельскохозяйственных машин: Сб. науч. тр. / Харьк. гос. атрар. ун-т. - Харьков, 1996. - с.78-83. - 0,35 (0,1) п. л.

5. Завгородній О.І., Зефіров В.М., Дюндик С.М. Деформація щіток очисника іри взаємодії з рухоинм решетом // Механізація сільськогосподарського виробництва: Сб. наук, праць національного аграрного університету, Т. 4. - Київ: Вяд-во НАУ, 1998. - с.213-216. - 0,25(0,08) др. ар.

6. Завгородній О.1., Зефіров В.М., Дюндик С.М. Вплив деформації щіток очисника на якість очищення решіт зернообробних нашин // Механізація сільськогосподарського виробництва: Сб. наук, праць національного аграрного університету, Т.4.-Київ: Ввд-во НАУ, 1998. - с.216-220. - 0,37 (0,12) др. ар.

7. Завгородний А.И.,Дюндик С.М. Об очистке отверстий решет очистителен с комбинированным^: рабочими органами // Механізація сільськогосподарського внробниіща:.,^б. наук, праць національного аграрного університету,Т.4. - Київ: Впд-во НАУ, 1998. - с.278-282. - 0,37 (0.18) п. л.

8. Щеточный очиститель плоских решет: А. с. № 1808422, МКИ5 В07В 1/52 /А.И. Завгородний, С.М. Дюндик, А.П. Горбанев и др. //Б. И.-1993.-№ 14.

9. Очиститель плоских решет: А. с. № 1816518, МКИ5 В07В 1/54 / А. И. Завгородний, С.М. Дюндик, А.В. Богомолов и др. //Б. И. - 1993. - № 19.

10. Способ разделения.зерновых материалов по крупности и устройство для его осуществления: А. с,,М 2014910, МКИ5В07В 1/52 / А.й. Завгородний, С.М. Дюндик, А.П. Горбанев и,др,г//Б. И. - 1994. - № 12.

11. Устройство для разделения сыпучих материалов: А. с. № 2022664,

МКИ3В07В 1/04, 1/54 / А.И. Завгородний, С.М. Дюндик, А.В. Богомолов и др. //Б. И. - 1994. - №'21. . .

12. Завгородний А.И., Дюндик С.М., Горбанев А.П. и др. Механизм очистки решет зерноочистительных машин с колебательным движением решетного стана. Пол. реш. ВНИИГПЭ ао заявке № 5005822/03 (070838), 1991.

13. Занґородннй А.И., Дюндик С.М., Горбанев А.П. и др. Механизм очистки решет зерноочистительных нашип с колебательный движением решетного стана. Пол. реш. ВНИИГПЭ по заявке № 5009734/03 (068846), 1991.

14. Завгородний А.И., Дюндик С.М., Горбанев А.П. Очиститель отверстий плоских решет. Пол. реш. ВНИИГПЭ по заявке Кг 5018455/03, 1991.

15. Завгородний А.И., Дюндик С.М., Горбанев А.П. и др. Решето. Пол. р?щ. ВНИИГПЭ по заявке Лз 5037305/03, 1992.

16. Завгородній О.І., Дюндик С.М., Олійников В.П., Заіка О.П. Спосіб очистки решіт, гцо встановлені в решітному стані, та пристрій для його здійснення. Позитивне рішення НДЦПЕ України по заявці № 93006954, 1995.

Дюндик С.М. Дослідження процесу очищення плоских решіт зерноочисних машин та обгрунтування параметрів очисників з комбінованими робочими органами.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.20.01 - неханізація сільськогосподарського виробництва Харківський державний технічний університет сільського господарства. Харків, 1998.

У роботі наведені теоретичні дослідження процесів забивання та зміни живого перерізу решіт, очищуваних очисником з комбінованими робочими органами, а також результати експериментальних досліджень. Розроблена модель процесу очищення, що дозволяє проводити перспективне проектування нових очисників у режииі обчислювального експерименту на ЕОМ. Внаслідок чисельного моделювання визначені раціональні значення параметрів очисника, які підтверджені експериментально. Здійснено виробниче впровадження розробленої конструкції очисника, дається ощнха економічної ефективності його застосування.

Ключові слова: комбіновані робочі органи, деформація щіток, забивання, живий переріз решета, технологічні властивості.

Дюндик С.М. Исследование процесса очистки плоских решет зерноочистительных машин и обоснование параметров очистителей с комбинированными рабочими органами.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства. Харьковский государственный технический университет сельского хозяйства, Харьков, 1998.

В работе приведены теоретические исследования процессов забиваемости и изменения живого сечения решет, очищаемых очистителем с комбинированными рабочими органами, а также результаты экспериментальных исследований. Разработана модель процесса очистки, позволяющая проводить перспективное проектирование новых очистителей в режиме вычислительного эксперимента на В результате численного моделирования определены рациональные значения параметров очистителя, которые подтверждены экспериментально. Осуществлено производственное внедрение разработанной конструкции очистителя, дается оценка экономической эффективности его применения.

Ключевые слова: комбинированные рабочие органы, деформация щеток, забиваемость, живое сечение решета, технологические свойства.

Duendik S.M. Investigation of the cleaning process of flat sieves for winnowing machines and parameter substantiation for cleaning units with combined working organs.

Masters thesis in speciality 05.20.01 - mechanization of agricultural production. Kharkov State Technical University of Agriculture, Kharkov, 1998.

This work deals with the theoretical investigations of the clogging process and alteration of the sieve real section, winnowing by means of cleaning units with the combined working organs. There are some experimental investigation. The winnowing model is elaborated. It allows to make perspective projects for new cleaning units and use PC for numerical experiments. Cleaning unit rational parameters are deter-miaed with the aid of aumerical experiments. They agrees with the experimental data. There is an adoption of scientific achievements in industry.

Key words: combined working organs, brush deformation, the clogging process, the sieve real section, technological properties.