автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров глубокого пневмосепарирующего канала для очистки семян от трудноотделимых примесей

На правах рукописи

ХАМУЕВ ВИКТОР ГЕННАДЬЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГЛУБОКОГО ПНЕВМОСЕПАРИРУЮЩЕГО КАНАЛА ДЛЯ ОЧИСТКИ СЕМЯН ОТ ТРУДНООТДЕЛИМЫХ ПРИМЕСЕЙ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003452238

Москва-2008

003452238

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства» (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии).

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, старший научный сотрудник Зюлин Алексей Никифорович

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Халанский Валентин Михайлович

Ведущее предприятие:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Туаев Мурад Викторович

ГНУ НИИСХ центральных районов Нечерноземной зоны (ЦРНЗ)

Защита состоится «2» декабря 2008 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 006.020.01 при Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства» по адресу. 109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИМ.

Автореферат разослан «31» октября 2008 г. и размещен на сайте www.vim.ru «31» октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

И.А. Пехальский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Качество семян - один из важнейших факторов получения хорошего урожая. Тщательная очистка семян от сорняков имеет огромное значение как предохранительная мера от возможного их заноса на поле. Сортирование семенного материала приводит к получению семян, отличающихся высокой всхожестью и энергией прорастания, что дает в свою очередь на полях дружные всходы и высокий урожай.

По данным Госсеминспекции РФ не редко до половины посевного материала не отвечает требованиям стандарта, причем значительная часть его из-за повышенного содержания трудноотделимых примесей. Это связано с тем, что имеющаяся техническая база для послеуборочной обработки зерна и подготовки семян физически устарела (более 90 % техники исчерпало свой рабочий ресурс и подлежит списанию), а обеспеченность машинами для очистки семян составляет не более 35 %. Кроме того, практика очистки семенных материалов на выпускаемых промышленностью зерноочистительных машинах с воздушно-решетно-триерными рабочими органащ. показала, что существующие способы и средства очистки не обеспечивают надлежащего качества посевного материала. В результате хозяйствам приходится несколько раз проводить очистку семян для доведения их до требований стандарта, допуская значительное увеличение потерь дорогостоящих семян в отходы и травмирование, что приводит к снижению их посевных качеств. " - * ' --В этой связи создание высокопроизводитель'ных^машин для более эффективной очистки семян от трудноотделимых сорняков и примесей имеет важное народнохозяйственное значение

Цель работы - повышение эффективности очистки семенных материалов от трудноотделимых примесей пневмосепарирующими машинами.

Задачи исследования:

• разработать математическую модель процесса сепарации зерна в восходящем воздушном потоке для расчета полноты разделения в зависимости от определяющих факторов, связанных с фжзико-механическими свойствами обрабатываемого материала, конструктивными и режимными параметрами пневмосепарирующего канала;

• на основе экспериментальных исследований определить конструктивные решения, обеспечивающие повышение эффективности процесса сепарации семенного материала в глубоких пневмосепари-. V

3 (0

•V» I

рующих каналах за счет равномерного распределения скорости воздушного потока;

• обосновать конструктивно-компоновочную схему и основные параметры глубокого йрдернизированного пневмосепарирующего канала.

Объект исследований - процесс очистки семенных материалов зерновых культур от трудноотделимых примесей на экспериментальных установках, имеющих глубокий пневмосепарирующий канал.

Предмет исследований - основные параметры и конструктивно-компоновочная схема глубокого пневмосепарирующего канала.

Методика исследований. При разработке математической модели процесса сепарации восходящим воздушным потоком использованы положения теории вероятностей. Характеристику воздушного потока определяли с помощью пневмометрической насадки Пито-Прандля, микроманометра ММН и ротаметра пневмоклассификатора РПК-30. Поле скоростей воздушного потока в глубоком пневмосепа-рирующем канале оценивали коэффициентом вариации (неравномерности распределения), определяемого методами теории вероятности. Качество разделения семенного материала оценивали показателем Г.В. Ньютона и В.Г. Ньютона.

Научную новизну представляют:

• математическая модель процесса разделения зернового материала в пневмосепарирующем канале, согласно которой полнота разделения адекватно описывается функцией гамма-распределения с аргументами: параметра интенсивности выделения легкого компонента; продолжительности сепарации (или глубины пневмосепарирующего канала); удельной зерновой нагрузки; факторов, учитывающих физико-механические свойства подлежащих разделению компонентов материала, конструктивных и режимных параметров канала (зарегистрирована в ВНТИЦ №50200801790);

• закономерность изменения интенсивности выделения легкой примеси в зависимости от удельной зерновой нагрузки и скорости воздушного потока в пневмосепарирующем канале.

Практическую ценность представляют:

• конструктивно-компоновочная схема и основные параметры глубокого пневмосепарирующего канала с пластин-барьерами для выделения трудноотделимых примесей;

• конструктивно-компоновочная схема глубокого пневмосепарирующего канала с перегородками, толщина .V и количество п которых связана с глубиной канала соотношением 0,07V<0.25с/.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы при разработке "Комплекса технических средств нового поколения для селекции, сортоиспытания и первичного семеноводства" (ВИМ, 2005 г.), при проектировании семяочистительной машины окончательной очистки СМВО-ЮБ, которая прошла государственные испытания в ФГУ «Поволжская МИС» и рекомендована в производство (протокол № 08-108-2004 (4070292)).

Апробация работы. Основные положения работы доложены на 2-й международной научно-практической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве» (17-18 декабря 2003 г., ВИМ), XV международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России - разработка высокоэффективных ресурсосберегающих технологий» (12, 15 октября 2007 г., ВИМ).

Публикации: основное содержание исследований опубликовано в пяти печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, списка использованной литературы и приложения. Содержит 150 страниц печатного текста, 49 рисунков, 21 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности работы, показаны основные направления работы и сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Современное состояние вопроса» приведен анализ пневмосепарирующих систем зерно- и семяочистительных машин отечественного и зарубежного производства. На основе анализа работ И.П. Безручкина, В.В. Гортинского, А.Б. Демского, А.Н. Зю-лина, И.Е. Кожуховского, А.Я. Малиса, A.C. Матвеева, А.И. Нелюбо-ва, H.H. Ульриха и др., посвященных изысканию рациональных конструктивных форм пневмосепарирующих машин, сделан вывод, что применение пневмосепарирующих каналов глубиной более 300 мм приводит к снижению эффективности разделения материала по причине увеличения неравномерности скорости воздушного штока. Применение глубоких (более 300 мм) каналов становится эффективным при использовании конструктивных решений, стабилизирующих распределение скорости воздушного потока.

Во второй главе «Теоретические исследования пневмосепа-рации зернового материала в восходящем воздушном потоке» на основе вероятностной схемы поведения частиц, витающих в восходящем воздушном потоке, получена математическая модель процесса разделения зернового материала.

Исследованию процесса разделения зернового материала по аэродинамическим свойствам посвящены работы ученых: K.M. Баркова, П.М. Василенко, Е.Ф. Ветрова, И.Т. Гармаша, В.В. Гортинского, А.И. Лурье, А.Я. Малиса, A.C. Матвеева, Г.Д. Терскова и др. Однако многие математические модели приемлемы при описании реальных процессов пневмосепарации при сравнительно малой удельной производительности пневмосепараторов, работающих в условиях элементарной загрузки, когда зерновые частицы не создают помех выносу частиц легкой фракции воздушным потоком. Поэтому необходимо разработать математическую модель процесса сепарации применительно к реальным условиям использования пневмосортировальных машин высокой производительности.

При рассмотрении процесса разделения зерновой смеси воздушным потоком, в общем случае (в том числе и при больших загрузках), имеет важное значение понятие интенсивности выноса легких частиц.

Интенсивность выделения легкого компонента a(t) определяют как отношение производной полноты выделения e(t) легкого компонента к относительному количеству невыделившихся частиц:

a{t) = i£ltl{ 1-*(,))". О)

at

Процесс выделения воздушным потоком отдельной частицы (рис. 1) является случайным и полноту выделения можно понимать как вероятность P(t) выделения легкой частицы. Посредством ряда преобразований уравнения (1) получим:

I

E(t) = P(t) = \-exp(-\<x(s)ds). (2)

о

—т—Г 1 1 d

о о ° г ° о о с с О о О о о О о О с о 0 о О о 0 <■ о о о ° о о ° о и О О О°0°00Оо~ h

■

t t t t t ^ воздушный поток h

Рисунок 1 - Распределение частиц по высоте канала

Интенсивность сф) в выражении (2) характеризует индивидуальное свойство выделения данной частицы.

Свойства легкой частицы не меняются в течение времени пребывания ее в сепарирующем пространстве, когда она поднимается вверх по каналу, и ее положение относительно препятствий остается случайным с неизменным распределением вероятностей. Интенсивность выделения не зависит от времени, т.е. а(0=а=сот1 и выражение (2) принимает вид:

Р = 1-е""' при £>0. (3)

Разделим промежуток 0.../г на п равных интервалов Ь^ И2, , Ь„ и предположим сначала, что препятствия могут появляться только на этих п уровнях.

Время пребывания легкой частицы на любом уровне к, (г = 1, 2, ... п) имеет показательное распределение, определяемое выражением (3), и не зависит от продолжительности пребывания этой частицы на других уровнях.

Согласно теореме о распределении суммы взаимно независимых случайных величин, имеющих одинаковое показательное распределение, суммарное время пребывания частицы на п уровнях имеет распределение:

Р„(0 = 1-е—(1 + — + + + при Р-0. (4)

пУ' V 1! 2! (п -1)!

Совместно с выражением (4) рассмотрим функцию гамма-

распределения, определенную и непрерывную при любых £>0:

= ' (5)

г(£) 0

00

где г(#) = - полная гамма-функция; 8 = с,с2с3д -

о

параметр пространства препятствий, зависящий от концентрации витающего слоя зерновок, безразмерная величина; С; - масштабный коэффициент, размерность которого обратна размерности с2 и с3 -безразмерные коэффициенты, учитывающие физико-механические свойства зерна и конструкцию канала; <7 - удельная зерновая нагрузка кг/см-ч или кг/см2-ч.

Проинтегрировав выражение (5) по частям, замечаем, что функции (4) и (5) совпадают при всех целых значениях g= 1, 2,..., п. Это позволяет избавиться от принятого ранее ограничения о распределении препятствий лишь в дискретных точках к, и принять предпо-

ложение о возможности встречи легкой частицы с препятствием, т.е. с зерновками, при любом значении g.

Таким образом, время пребывания легкой частицы в слое витающих зерновок имеет распределение, определяемое функцией (5).

Мы рассмотрели вероятность прохождения некоторой области слоя одной частицей. При этом под вероятностью понималось относительное число благоприятных реализаций случайного процесса. Можно представить себе и множество происходящих одновременно реализаций, большее число независимо движущихся частиц. Тогда вероятность определит долю числа частиц, прошедших через слой толщиной к, а полнота выделения легких частиц опишется формулой:

сЬс ,

(6)

где Р(1) - количество легких частиц, выделившихся за время V, Ро - количество легких частиц в исходном материале.

Приняв в уравнении (6) £=1, получим Р,=Р0 (1 - е'"). Это уравнение совпадает с экспоненциальным уравнением, полученным А.С. Матвеевым в результате проведенных опытов по разделению двухкомпонентных зерновых смесей (пшеница-овес, пшеница-гречиха, пшеница-лен) на пневмоклассификаторе РПК-30.

Рассмотрим случай, когда частицы перемещаются от одной стенки пнев-мосепарирующего канала к другой по наклонной поддерживающей сетке, установленной под углом Р к горизонтали (рис. 2).

Допустим, что витающие зерновки равномерно распределены по глубине, ширине и высоте канала, т.е. пространство препятствий однородно, а свойства зерновок основного материала и легких частиц, а также свойства воздушного потока неизменны.

Установим связь между распределением времени пребывания легкой частицы внутри слоя витающих зерновок (5) и количеством

\ ! ! \ \ воздушный поток

Рисунок 2 - Распределение частиц по высоте канала при их перемещении от передней к задней стенке

Р(ф легких частиц, выделившихся из этого слоя в пневмосепарирую-щем канале глубиной с!.

При постоянной средней скорости перемещения слоя витающих частиц в канале единице времени соответствует расстояние, на которое переместиться слой частиц за это время. Таким образом, доля легких частиц выделившихся за время движения слоя частиц в канале заданной глубины с! определяется выражением:

D S

J

а —

Г (g)

\e-xxg'xdx

(7)

GL

Обозначив — = а , получим

V

t = W).P((0 = . 1

р £4 ' * п

и а

je~xxs~'dx,

Е,% 80 60 40 20 0

(8)

Г(£) >

где v - скорость перемещения зерновки, м/с; а?- интенсивность выноса легких частиц при их перемещении на единицу глубины канала, м'1.

Рис. 3 дает представление о влиянии основных аргументов на зависимость полноты выделения легкого компонента, рассчитанной по формуле (6), от экспозиции процесса.

с,"

gl g/g/g/l У/Л /й/к/к/ку {¡РЫУЬ'УМУ*!-

i//// У/У/) /// У

///У '/у/у/ /у

'/УШ /

80 60 40 20 о

у/уу/^

/

§уу

0,5

1,5

Л С

а=5 с"1, g/=0.5, g2= 1, gj=1.5 ... gl(r8

0,5 1 1,5 t, с

g=2, aa2=2 ... a/o=10c''

Рисунок 3 - Зависимость полноты выделения легкого компонента (е) от времени процесса сепарации (() при параметре пространства препятствий (д) и интенсивности выделения (а)

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» изложены программа исследований, описаны экспериментальные установки, оборудование и приборы, основные

положения и условия проведения экспериментов, методика обработки результатов опытов.

Распределение скорости воздушного потока при различной удельной зерновой нагрузке исследовали в глубоком традиционном пневмосепарирующем канале (без барьеров) и модернизированном (с барьерами) экспериментальной установки (рис. 4, 5).

1 - приемный бункер; 2 - пневмосепарирующий канал; 3 - поддерживающая сетка; 4 - осадочная камера; 5 - выгрузной клапан; 6 - груз; 7 - отверстие для отработанного воздуха; 8 - барьеры

Рисунок 4 - Общий вид и технологическая схема экспериментальной установки

Рисунок 5 - Схема точек замеров динамического давления воздушного потока в пневмосепарирующем канале

В пневмосепарирующем канале средней высотой 1000 мм, глубиной и шириной 700 мм установлена поддерживающая сетка под углом 20° к горизонтали.

Скорость воздушного потока в каждой точке канала (рис. 5) определяли по существующей методике через его динамическое давление при расходе воздуха вентилятора 3,6 м3/с и при удельной зерновой нагрузке: 0, 0,5, 1,0 и 2,0 кг/см2-ч. Поле скоростей воздушного потока в канале оценивали коэффициентом вариации (неравномерности распределения) д, определяемого методами теории вероятности.

В установку засыпали двухкомпонентную семенную смесь массой 15 кг и влажностью 12,7%, не разделяемую полностью воздушным потоком, которую приготавливали из семян ячменя массой 14,47 кг (основной компонент) со средней массой 1000 зерен 45,64 г. и семян овса (примесь) массой 529 г. (13875 шт.) со средней массой 1000 зерен 38,14 г.

Для оценки работы глубокого пневмосепарирующего канала с барьерами использовали разработанную в ВИМе лабораторную установку (рис. 6).

1 - емкость очищенных семян; 2 - приемный бункер; 3 - пневмо-сепарирующий канал; 4 - фильтр осадочной камеры; 5 - осадочная камера; 6 - второй фильтр; 7 - вентилятор; 8 - выпускной клапан; 9 - емкость легкой фракции

Рисунок 6 - Общий вид и технологическая схема лабораторной установки

В пневмосепарирующем канале глубиной 400 мм и шириной 125 мм на высоте 50 мм над поддерживающей сеткой поперек движению зернового материала установлены барьеры.

На лабораторной установке проводили опыты по разделению зернового материала при одинаковой производительности и разном соотношении выходов, а также при разной производительности и одинаковом соотношении выходов. При этом на установке очищали два семенных материала: 1) материал влажностью 12,9%, содержащий 96,11% семяна пшеницы и 3,89% примеси, состоящие из 1,33% соломистых частиц длиной до 25 мм и 0,71% мелких и щуплых семян пшеницы толщиной меньше 1,5 мм по ГОСТ 12037-81, 1,85% битых семян пшеницы; 2) материал влажностью 12,3%, содержащий 97,72% ячменя, 0,54% битых семян ячменя и 1,74% семян овсюга, содержание в ней щуплых семян было незначительное 0,04%, по содержанию семян овсюга (768 шт/кг) исходный материал ячменя не соответствовал нормам ГОСТ Р 52325-2005 на семена.

Сравнительные исследования эффективности разделения зернового материала в пневмосепарирующем канале с барьерами проводили со следующими лабораторными установками и машинами: ро-таметрический пневмоклассификатор РПК-30; лабораторный пневмо-сепаратор К-293 фирмы "Ре1ки5м; пневматический сортировальный стол ПСС-0,2.

Эффективность разделения, используемых при исследовании материалов, на сепарирующих установках оценивали показателем Г.В. Ньютона и В.Г. Ньютона, определяемого по формуле:

Е = £ - £ , (10)

где £=(Ь-/Ь) 100 - полнота выделения засорителя, %; С=(ал/а) ¡00 - потери основного компонента, %; Ьл и Ь — количество засорителя в легкой фракции и в исходном материале, г; й,,ий - количество основного компонента в легкой фракции и в исходном материале, г.

Количество опытов каждой серии устанавливали предварительным выявлением характера искомых функциональных зависимостей. Повторность опытов определяли по существующей методике. Относительная ошибка выборочной средней составила менее 5 %, при доверительной вероятности 0,9.

В четвертой главе «Результаты исследований» приведены результаты исследований, проведенных согласно программе.

Исследование распределения скорости восходящего воздушного потока в глубоком пневмосепарирующем канале без барьеров и с барьерами при различной удельной зерновой нагрузке. Поле скоростей воздушного потока в канале представлено на рис. 7. По результатам исследований в традиционном канале над под-

держивающей сеткой на высоте 50 мм установлены металлические барьеры на расстоянии 200, 360 и 520 мм от передней стенки канала.

Рисунок 7 - Поле скоростей воздушного потока (у) по глубине (О) и на разной высоте (Н) пневмосепарирующего канала с барьерами и без барьеров при различной удельной зерновой нагрузке (д)

Анализ распределения скорости воздушного потока на всех уровнях пневмосепарирующего канала экспериментальной установки (рис. 5) при различных удельных зерновых нагрузках (рис. 7, 8) свидетельствует о том, что скорость воздушного потока (у) в пневмосе-парирующем канале с барьерами более равномерно распределена по поперечному сечению, чем в канале без барьеров. Наблюдается повышение V у задней стенки канала (£>=650 мм) и выравнивание эпюры скоростей в канале с барьерами при увеличении ц на уровнях «50 мм над сеткой» и Н= 0 мм. Причем над сеткой неравномерность эпюры скорости воздушного потока снизилась с 9,8 % при <7=1.02 кг/см2ч до 4,4 % при д=2.04 кг/см2ч.

0 0,5 1

♦ 50 мм над сеткой (канал с барьерами) ■' ■ ■ Н=0 мм (канал с барьерами) - А ■ Н=300 мм (канал с барьерами) ■■ Н=600 мм (канал с барьерами) —Ж- Н=900 мм (канал с барьерами)

1,5 2 кг/см2 ч

—О— 50 мм над сеткой (канал без барьеров) ~О~Н=0 мм (канал без барьеров)

Н=300 мм (канач без барьеров) -О-Н=600 ми (канач без барьеров) —Х- Н=9(Ю ум ('канат без барьеров)

Рисунок 8 - Зависимость коэффициента неравномерности (<£) распределения скорости воздушного потока от удельной зерновой нагрузки (д)

Такой характер распределения скорости воздушного потока по поперечному сечению канала обусловлен тем, что барьеры останавливают движение верхней части веерообразного зернового потока к задней стенке канала, уменьшая концентрацию зерна у этой стенки.

Е' % Тб4 ¿9 63,961

60 +61718' 55-----

50

40--

35 --

30

Г ? 1___1 1 1 канал без барьеров канале барьерами К-293 Ре1ки5 ____1____1 1 1

1 1 ¿55,57 1 |\ | 1 1 1 1 ----1----1

¡52,4 1—V 1 \ 1 |\ \ (■-Чг-К 1 1 1 1 1 ----(----1

\ 45,76 1---- и Г1 • 1 ' \ ' 1 \ 1 N^¿45,3 |

»33,72

Сравнительное исследование эффективности разделения зернового материала в глубоком пнев-мосепарирующем канале (без барьеров и с барьерами) и на пневмосе-параторе К-293 "Ре1ки8". Результаты исследований (рис. 9) показывают, что канал с барьерами эффективнее разделяет ячмень и овес, чем пневмо-сепаратор К-293. При этом в модифицированном канале выделяются мелкие, щуплые и битые семена ячменя, а

также более крупные зерна овса, чем в

2 </, кг/см ч канале без барьеров и пневмосепара-торе К-293.

При расчете полноты выделения овса из ячменя (е) по формуле (6) было определено произведение интенсивности и времени процесса выделения овса из ячменя (показатель а/) для экспериментальной установки без барьеров и с барьерами и для К-293 "Ре1киз". По результатам расчетов построены зависимости о1 от удельной зерновой нагрузки q для каждой машины и получены уравнения этих зависимостей (рис. 10).

0,5

1,5

Рисунок 9 - Влияние удельной зерновой нагрузки (д) на эффективность разделения (Е) компонентов исходного материала

ш

__М= 0,8125д + 0,1325 (пневмоканал с барьерами)

1,6-"

1,2 "

0,8 --

0,4--

а/ = 0,81Щ + 0,055 (К-293 "Рейпв")

а!= 0,5048д + 0,343 (пневмоканал без барьеров)

0,474

• пневмоканал без барьеров ■ пневмоканал с барьерами А К-293 Ре^ов

о

О 0,5 1 1,5 </, кг/см2ч

Рисунок 10 - Зависимость показателя (а?) от удельной зерновой нагрузки (д)

Если учесть, что экспозиция процесса при любом ц одинакова, то интенсивность выделения овса из ячменя при увеличении д от 0,5 до 2,0 кг/см2ч повышается линейно. Линейное повышение интенсивности выделения легкого компонента объясняется увеличением скорости воздушного потока в межзерновом пространстве зернового потока (рис. 11).

Об адекватности разработанной математической модели свидетельствуют данные рис. 12. Отклонения экспериментальных данных от результатов расчетов не превышает 3,08%, что укладывается в интервал ошибки опыта (Р=±5% при а=0,9). Поэтому можно считать, что разработанная математическая модель соответствует процессу сепарации в канале.

Экспериментальная установка (канал с барьерами)

69,1 У ^Ч (69.Н2) \

\ 61,67 (60,87)

• экспериментальные знамени (теоретические значения) ■■■ теоретическая линия я 51.97 (52,19)

0 0,5 1 1,5 ц, кг/см2ч

Рисунок 12 - Зависимость полноты выделения овса (е) от удельной зерновой нагрузки {ц) в пневмосепарирующем канале с барьерами

Исследование разделения зернового материала в глубоком пневмосепарирующем канале с барьерами при одинаковой производительности и разном соотношении выходов, а также при разной производительности и одинаковом соотношении выходов.

Агротехническая оценка лабораторной установки с модернизированным пневмосепарирующим каналом показала, что на ней с высокой

Экспериментальная установка

Рисунок 11 - Зависимость средней скорости воздушного потока в канале (уч,) с барьерами от удельной зерновой нагрузки (д)

эффективностью и доведением до категорий оригинальных и элитных семян (по ГОСТ Р 52325-2005) производится очистка пшеницы от легковесных, щуплых и мелких семян и очистка ячменя от овсюга, являющимся трудноотделимым сорняком. По результатам опытов определено произведение интенсивности и времени процесса выделения примесей (Ш) и построены зависимости м от средней скорости воздушного потока в пневмоканале (расход воздуха) (рис. 13), из которого можно заключить, что интенсивность выделения примеси при увеличении скорости воздушного потока увеличивается линейно. Об адекватности разработанной математической модели свидетельствуют данные рис. 14. Отклонения экспериментальных данных от результатов расчетов не превышают ±5% при доверительной вероятности а=0,9.

Рисунок 13 - Графики зависимости показателя а? от скорости воздушного потока (V) в канале с барьерами

6,5 v, М/С

• - экспериментальные значения, в скобках — теоретические

v, м/с

Рисунок 14 - Зависимость полноты выделения засорителя (¡:) от скорости воздушного потока (у) в канале с барьерами

Исследование эффективности разделения зернового материала в глубоком пневмосепарирующем канале с барьерами в сравнении с другими сепарирующими устройствами. Исследования показали, что лабораторная установка, имеющая глубокий пнев-мосепарирующий канал с барьерами, выделяет овсюг из ячменя с эффективностью 85,7 % при потерях семян ячменя 10,1 %. Другие сепарирующие устройства менее эффективно выделяют семена овсюга и допускают большие потери зерна. Так эффективность выделения семян овсюга на лабораторном пневмосепараторе К-293 "Ре1киз" составила 69,2 %, а потери семян ячменя 15,1 %. Соответствующие показатели при сепарации, того же семенного материала на пневматическом сортировальном столе ПСС-0,2 составили 68,3 % и 25,7 %.

В пятой главе «Интенсификация разделения зернового материала восходящим воздушным потоком» выявлена возможность дальнейшего повышения эффективности разделения зернового материала восходящим воздушным потоком.

Исследования распределения скорости воздушного потока в глубоком пневмосепарирующем канале показали, что при повороте воздушного потока из прямолинейного участка пневмосепарирующе-го канала в осадочную камеру (рис. 4), его скорость вблизи задней стенки канала (0=600 мм) возрастает, а вблизи передней стенки

(£>=100 мм) снижается (рис. 7). При этом в центре потока (£>=3007500 мм) и на дальнем расстоянии от отвода («50 мм над сеткой», /7=0 и Я=300 мм) наблюдается равномерное распределение скорости, а ближе к отводу резкое повышение неравномерности (рис. 8). При увеличении удельной зерновой нагрузки неравномерность скорости воздушного потока на уровнях //=300 мм, Я=600 мм и //=900 мм увеличивается.

Для уменьшения влияния отвода на распределение скорости воздушного потока пневмосепарирующий канал экспериментальной установки глубиной 700 мм целесообразно разделить перегородкой на два канала (рис. 15). Глубина первого (для предварительной очистки 3) составляет 200 мм. Во втором (сортировальном 4) установить два барьера 5, разделяющих канал на три секции одинаковой глубины.

Результаты исследований, проведенных по теме диссертации, использованы при разработке семяочистительной машины окончательной очистки СМВО-ЮБ. Общий вид и технологическая схема этой машины приведены на рис. 15.

Машина СМВО-ЮБ прошла государственные испытания в ФГУ «Поволжская МИС» и рекомендована в производство (протокол

№ 08-108-2004 (4070292)). Обеспечивает доведение семенного материала по чистоте не ниже категории репродукционных семян стандарта. Отделяет щуплые, невсхожие, низкопродуктивные, а также семена сорных и других растений. Производительность на очистке: семян - 10 т/ч, товарного зерна - 20 т/ч.

1 - загрузочный бункер; 2 - поддерживающая сетка; 3 - канал для предварительной очистки; 4 - сортировальный канал; 5 -барьеры; 6 и 7 осадочные камеры; 8 и 9 - выгрузные устройства отхода; 10 и 11 - грузы; 12 и 13 - механизмы регулировки воздушного потока в каналах; 14 - патрубок для выхода очищенного

материала

Рисунок 15 - Общий вид и технологическая схема семяо-чистительной машины окончательной очистки СМВО-1 ОБ

Исследования показали, что скорость воздушного потока в сепарирующем канале меньше скорости воздушного потока в межзерновом пространстве "кипящего" слоя материала, движущегося от загрузочного окна к разгрузочному окну по поддерживающей сетке. Поэтому не все легкие частицы, всплывшие на поверхность "кипящего" слоя, могут быть вынесены воздушным потоком вверх по сепарирующему каналу (выносятся только наиболее легкие).

Для того, чтобы частицы легкой фракции могли выноситься воздушным потоком вверх по пневмосепарирующему каналу, необходимо новое конструктивное решение. Таким решением могут быть пе-

регородки определенной толщины, устанавливаемые в пневмосепари-

ного материала; 4 - окно для вывода тяжелой фракции; 5 - перегородки; 6 - каналы между перегородками; 7 - передняя пластина; 8 - задняя пластина; 9 - соединительные пластины; 10 - шарниры

Рисунок 16 - Конструктивно-компоновочная схема пневмосепари-рующего канала с перегородками

Пневмосепарирующий канал предназначен для сепарации зернового материала и содержит корпус 1, сетку 2 для поддерживания сепарируемого материала, окно 3 для ввода исходного материала, выполненное в передней стенке канала, окно 4 для вывода тяжелей фракции у противоположной стенки канала. Над поддерживающей сеткой установлены перегородки 5. Толщина я перегородок, образующих сепарирующие каналы 6 внутри корпуса сепаратора 1, согласно изобретению, связана с глубиной канала с1 и количеством перегородок п соотношением 0,07с1<т<0,25<£

Как вариант исполнения, каждая перегородка может состоять из пластин: передней пластины 7, задней пластины 8 и соединительных пластин 9, которые соединены при помощи шарниров 10 для

обеспечения возможности регулировки толщины перегородок. Зазор 1г между сеткой и нижними краями перегородок регулируется в зависимости от толщины "кипящего" слоя обрабатываемого материала.

Установка в пневмоселарируюхцем канале перегородок определенной толщины позволит: увеличить эффективность сепарации за счет увеличения полноты выделения легкой фракции и уменьшения потерь тяжелой фракции путем выравнивания скорости воздушного потока по поперечному сечению и по высоте канала; уменьшить энергоемкость пневмосепаратора.

В шестой главе «Технико-экономическая эффективность результатов исследований» Технико-экономическая часть включает в себя расчет экономической эффективности машины окончательной очистки СМВО-ЮБ производительностью 10 т/ч. При разработке конструкции машины учитывались результаты диссертационной работы. Экономический расчет вели по двум критериям - энергетическому и рублевому с использованием существующих методик ОСТ 10 2.18-2001. Использование машины СМВО-ЮБ в сравнении с пневмо-сортировальным столом МОС-9 позволяет снизить совокупные энергозатраты на 53 %, при этом годовой экономический эффект от эксплуатации этой машины составляет 220400 руб., а срок окупаемости абсолютных капитальных вложений - 1,14 года.

В приложении приведены таблицы -с результатами исследований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ известных исследований показал, что применение традиционных пневмосепарирующих каналов глубиной более 300 мм приводит к снижению эффективности разделения материала по причине увеличения неравномерности скорости воздушного потока.

Применение глубоких (более 300 мм) каналов становится эффективным при использовании конструктивных решений, обеспечивающих равномерное распределение скорости воздушного потока.

2. Полнота разделения зернового материала в пневмосепари-рующем канале согласно разработанной математической модели адекватно описывается функцией гамма-распределения с аргументами: параметра интенсивности выделения легкого компонента; продолжительности сепарации (или глубины пневмосепарирующего канала); удельной зерновой нагрузщ факторов, учитывающих физико-

механические свойства подлежащих разделению компонентов материала, конструктивных и режимных параметров канала..

3. Увеличение удельной зерновой нагрузки сопровождается повышением интенсивности выделения примеси, что объясняется возрастанием скорости воздушного потока в межзерновом пространстве. На обработке ячменя при удельной зерновой нагрузке от 0,5 до 2 кг/см2ч интенсивность выделения примеси (овса) возрастает в зависимости от нагрузки линейно.

4. Выравнивание скорости воздушного потока по поперечному сечению глубокого канала обеспечивается путем установки барьеров. При зерновой нагрузке в 2 кг/см2-ч в модернизированном канале глубиной 700 мм неравномерность распределения скорости воздушного потока в 3,7 раза ниже, чем в традиционном (4,4 % против 16,2 %).

Увеличение зерновой нагрузки в пределах 0,5...2 кг/см"ч в модернизированном канале приводит к уменьшению неравномерности распределения скорости воздушного потока по поперечному сечению канала на 5,5%.

5. Установка барьеров дает возможность увеличить производительность пневмосепаратора на 15-50 % и использовать его на очистке семян от легковесных, щуплых, мелких семян основной культуры и от трудноотделимых сорняков с доведением обрабатываемого материала до категорий оригинальных и элитных семян (по ГОСТ Р 52325-2005).

6. Результаты проведенных исследований положены в основу разработки семяочистительной шшины окончательной очистки СМВО-ЮБ. Основные параметры пневмосепарирующего канала машины: глубина - 700 мм; ширина - 700 мм; средняя высота - 1000 мм; угол наклона поддерживающей сегки - 20° к горизонтали. Канал по ширине разделен перегородкой на две секции по 350 мм, по глубине -на два канала. Глубина первого (для предварительной очистки) составляет 200 мм. Во втором канале (сортировальном) установлено два барьера, разделяющих канал на три секции одинаковой глубины.

Машина СМВО-ЮБ прошла государственные испытания в ФГУ «Поволжская МИС» и рекомендована в производство (протокол № 08-108-2004 (4070292)). Обеспечивает доведение семенного материала по чистоте не ниже категории репродукционных семян стандарта. Отделяет щуплые, невсхожие, низкопродуктивные, а также семена сорных и других растений. Производительность на очистке: семян - 10 т/ч, товарного зерна - 20 т/ч.

Использование машины СМВСЫОБ в сравнении с пневмосор-тировальным столом МОС-9 позволяет снизить совокупные энергозатраты на 53 %, при этом годовой экономический эффект от эксплуатации этой машины составляет 220400 руб., а срок окупаемости абсолютных капитальных вложений -1,14 года.

7. Дальнейшее повышение эффективности разделения зернового материала восходящим воздушным потоком возможно путем установки в пневмосепарирующем канале перегородок определенной толщины. Толщина перегородок s связана с глубиной канала d и количеством перегородок п соотношением 0,07d<ns<0,25d.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Хамуев, В.Г. Интенсификация процесса сепарации зерна в пневмоканалах с восходящим воздушным потоком [Текст] / А.Н. Зю-лин, В.Г. Хамуев // Вестник МГАУ, вып. 4(14) - М.: МГАУ, 2005, с. 124-127.

2. Хамуев, В.Г. Повышение производительности и эффективности работы пневмосортировальных машин на очистке семян от трудноотделимых примесей [Текст] / В.Г. Хамуев // Сборник научных докладов XV международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК», т. 2. - М.: ВИМ, 2008, с.266-273.

3. Хамуев, В.Г. Теоретическое исследование пневмосепарации зернового материала в вертикально восходящем воздушном потоке [Текст] / В.Г. Хамуев // Техника в сельском хозяйстве, №2, 2008, с.3-6.

4. Хамуев, В.Г. Сравнительная оценка качества разделения зернового материала пневмосепарирующими устройствами [Текст] / А.Н, Зюлин, В.Г. Хамуев //Техника в сельском хозяйстве, №5, 2008, 23-26.

5. Хамуев, В.Г. Математическая модель расчета полноты выделения примеси пневмосепаратором [Текст] / А.Н. Зюлин, В.Г. Хамуев; ВНИИ механизации сельского хозяйства (ВИМ). -М., 2008. - Систем, требования: Тип ЭВМ Intel (R) Celeron (ТМ) CPU 1100 MHz; Windows XP; basic, Clipper, Fortran; Опер, память 1200 МБ; SVGA 32768 и более цв.; 6407480; CD-ROM дисковод. - Деп. в ВНТИЦ 19.08.08, №50200801790.

Редакционно-издательский отдел ГНУ ВИМ Россельхозакадемии Подписано к печати 16.10.08. Форм. бум. 60x90 1/16 Объем 1,5 п.л. Заказ № 14 Тираж 100 экз.

Типография ГНУ ВИМ 109428 Москва, 1-й Институтский проезд, 5

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Анализ пневмосепарирующих систем зерноочистительных машин.

1:2. Сепарация зернового материала в пневмосепарирующих каналах с восходящим воздушным потоком.

Глава II. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПНЕВМОСЕПАРА-ЦИИ ЗЕРНОВОГО МАТЕРИАЛА В ВОСХОДЯЩЕМ ВОЗДУШНОМ

ПОТОКЕ.

Глава III. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Программа исследований.

3.2. Экспериментальные установки, оборудование и приборы.

3.2.1. Экспериментальная установка для исследования распределения скорости воздушного потока в глубоком пневмосепари-рующем канале.

3.2.2. Лабораторная установка для исследования разделения зернового материала в глубоком пневмосепарирующем канале с барьерами.

3.2.3. Прибор для определения скорости витания зерновок.

3.2.4. Сепарирующие установки для проведения сравнительных исследований.

3.2.5. Контрольно-измерительные приборы.

3.3. Методика экспериментальных исследований.

3.3.1. Схема проведения экспериментов.

3.3.2. Методика проведения опытов при исследовании распределения семян и примеси исходного материала по скорости витания.

-33.3.3. Методика проведения опытов при исследовании распределения скорости восходящего воздушного потока в глубоком пневмосепарирующем канале (без барьеров и с барьерами) при различной удельной зерновой нагрузке.

3.3.4. Методика проведения опытов при сравнительном исследовании эффективности разделения зернового материала в глубоком пневмосепарирующем канале (без барьеров и с барьерами) и на пневмосепараторе К-293 "Ре1киз".

3.3.5. Методика проведения опытов при исследовании разделения зернового материала в глубоком пневмосепарирующем канале с барьерами при одинаковой производительности и разном соотношении выходов.

3.3.6. Методика проведения опытов при исследовании разделения зернового материала в глубоком пневмосепарирующем канале с барьерами при разной производительности и одинаковом соотношении выходов.

3.3.7. Методика проведения опытов при сравнительном исследовании эффективности разделения зернового материала в глубоком пневмосепарирующем канале с барьерами и на других сепарирующих устройствах.

3.3.8. Количество опытов и их повторность.

Глава IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Исследование распределения семян и примеси исходного материала по скорости витания.

4.2. Исследование распределения скорости восходящего воздушного потока в глубоком пневмосепарирующем канале без барьеров и с барьерами при различной удельной зерновой нагрузке.

4.3. Сравнительное исследование эффективности разделения зернового материала в глубоком пневмосепарирующем канале (без барьеров и с барьерами) и на пневмосепараторе К-293 "Petkus".

4.4. Исследование разделения зернового материала в глубоком пневмосепарирующем канале с барьерами при одинаковой производительности и разном соотношении выходов.

4.5. Исследования разделения зернового материала в глубоком пневмосепарирующем канале с барьерами при разной производительности и одинаковом соотношении выходов.

4.6. Исследование эффективности разделения зернового материала в глубоком пневмосепарирующем канале с барьерами в сравнении с другими сепарирующими устройствами.

Глава V. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ СЕМЕННОГО МАТЕРИАЛА В ВОСХОДЯЩЕМ ВОЗДУШНОМ ПОТОКЕ.

Глава VI. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИИ.

6.1. Расчет энергетических затрат.

6.2. Расчет экономических затрат.

Актуальность работы. Качество семян - один из важнейших факторов получения хорошего урожая. Тщательная очистка семян от сорняков имеет огромное значение как предохранительная мера от возможного их заноса на поле.

По данным Госсеминспекции РФ не редко до половины посевного материала не отвечает требованиям стандарта, причем значительная часть его из-за повышенного содержания трудноотделимых примесей.

Прежде всего, это связано с имеющейся технической базой для послеуборочной обработки зерна, которая физически устарела (более 90 % техники исчерпало свой рабочий ресурс и подлежит списанию), и с обеспеченностью машинами для очистки семян, составляющей не более 35 %.

Следует отметить, что используемые при окончательной очистке пневмо-сортировальные столы применяются не эффективно или же во многих случаях их вовсе исключают из семяочистительных линий. Причиной этому является наличие большого количества технологически взаимосвязанных параметров (более 7), а также тот факт, что незначительное изменение значений одного из них может вызвать изменение других.

Между тем, практика очистки семенных материалов на выпускаемых промышленностью зерноочистительных машинах с воздушно-решетно-триерными рабочими органами показала, что существующие способы и средства очистки не обеспечивают надлежащего качества посевного материала. В результате хозяйствам приходится несколько раз проводить очистку семян для доведения их до требований стандарта, допуская значительное увеличение потерь дорогостоящих семян в отходы и травмирование, что приводит к снижению их посевных качеств.

В этой связи создание высокопроизводительных машин для более эффективной очистки семян от трудноотделимых сорняков и примесей имеет важное народнохозяйственное значение.

-6В сельском хозяйстве нашли применение машины, в которых разделение семенных материалов производится исключительно с помощью воздушного потока, так называемые пневмосепараторы. Наибольшее распространение благодаря конструктивной простоте и компактности получили пневмосепараторы, в которых используется канал с восходящим воздушным потоком. Такие каналы обеспечивают более продолжительное воздействие воздушного потока на сепарируемый материал, по сравнению с горизонтальным и наклонным потоками, а как показали исследования [57], время воздействия потока на материал оказывает влияние на качество разделения. Выход легкого компонента тем больше, чем длительнее время сепарирования. В пневмосепараторах с непрерывной подачей материала время взаимодействия материала с воздушным потоком определяется скоростью его ввода в поток, высотой и глубиной пневмо-сепарирующего канала [60]. Однако в каналах прямоугольной формы в результате сложных явлений, которые имеют место при взаимодействии зернового материала с потоком воздуха, эффективность очистки находится в зависимости от его глубины. По этой причине глубина во всех каналах пневмосепараторов и пневмосепарирующих систем зерно-семяочистительных машин не превышает определенного значения. Глубину канала увеличивают, применяя специальные конструктивные решения.

Для интенсификации процесса разделения семенного материала и достижения более высоких экономических и качественных показателей работы се-мяочистительного оборудования, необходимо провести исследования с таким конструктивным решением, которое поможет значительно увеличить глубину канала, по сравнению с известными модернизациями канала.

Цель работы - повышение эффективности очистки семенных материалов от трудноотделимых примесей пневмосепарирующими машинами. Задачи исследования: • разработать математическую модель процесса сепарации зерна в восходящем воздушном потоке для расчета полноты разделения в зависимости от определяющих факторов, связанных с физико-механическими свойствами обрабатываемого материала, конструктивными и режимными параметрами пнев-мосепарирующего канала;

• на основе экспериментальных исследований определить конструктивные решения, обеспечивающие повышение эффективности процесса сепарации семенного материала в глубоких пневмосепарирующих каналах за счет равномерного распределения скорости воздушного потока;

• обосновать конструктивно-компоновочную схему и основные параметры глубокого модернизированного пневмосепарирующего канала.

Объект исследований - процесс очистки семенных материалов зерновых культур от трудноотделимых примесей на экспериментальных установках, имеющих глубокий пневмосепарирующий канал.

Предмет исследований - основные параметры и конструктивно-компоновочная схема глубокого пневмосепарирующего канала, обеспечивающего повышение качества сепарации.

Методика исследований.

При разработке математической модели процесса сепарации восходящим воздушным потоком использованы положения теории вероятностей. Характеристику воздушного потока определяли с помощью пневмометрической насадки Пито-Прандля, микроманометра ММН и ротаметра пневмоклассификатора РПК-30. Поле скоростей воздушного потока в глубоком пневмосепарирующем канале оценивали коэффициентом вариации (неравномерности распределения), определяемого методами теории вероятности. Качество разделения семенного материала оценивали показателем Г.В. Ньютона и В.Г. Ньютона.

Научную новизну представляют:

• математическая модель процесса разделения зернового материала в пневмосепарирующем канале, согласно которой полнота разделения адекватно описывается функцией гамма-распределения с аргументами: параметра интенсивности выделения легкого компонента; продолжительности сепарации (или глубины пневмосепарирующего канала); удельной зерновой нагрузки; факторов, учитывающих физико-механические свойства подлежащих разделению компонентов материала, конструктивных и режимных параметров канала (зарегистрирована в ВНТИЦ №50200801790);

• закономерность изменения интенсивности выделения легкой примеси в зависимости от удельной зерновой нагрузки и скорости воздушного потока.

Практическую ценность представляют:

• конструктивно-компоновочная схема и основные параметры глубокого пневмосепарирующего канала с пластин-барьерами для выделения трудноотделимых примесей;

• конструктивно-компоновочная схема глубокого пневмосепарирующего канала с перегородками, толщина £ и количество п которых связана с глубиной с? канала соотношением 0,07с?<из<0.25с/.

Реализация результатов исследований.

Результаты исследований использованы при разработке "Комплекса технических средств нового поколения для селекции, сортоиспытания и первичного семеноводства" (ВИМ, 2005 г.), при проектировании семяочистительной машины окончательной очистки СМВО-ЮБ, которая прошла государственные испытания в ФГУ «Поволжская МИС» и рекомендована в производство (протокол № 08-108-2004 (4070292)).

Апробация работы.

Основные положения работы доложены на 2-й международной научно-практической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве» (17-18 декабря 2003 г., ВИМ), XV международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России - разработка высокоэффективных ресурсосберегающих технологий» (12, 15 октября 2007 г., ВИМ).

Публикации. Основное содержание исследований опубликовано в пяти печатных работах:

1. Хамуев, В.Г. Интенсификация процесса сепарации зерна в пневмоканалах с восходящим воздушным потоком [Текст] / А.Н. Зюлин, В.Г. Хамуев // Вестник МГАУ, вып. 4(14)-М.: МГАУ, 2005, с.124-127.

-92. Хамуев, В.Г. Повышение производительности и эффективности работы пневмосортировальных машин на очистке семян от трудноотделимых примесей [Текст] / В.Г. Хамуев // Сборник научных докладов XV международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК», т. 2. - М.: ВИМ, 2008, с.266-273.

3. Хамуев, В.Г. Теоретическое исследование пневмосепарации зернового материала в вертикально восходящем воздушном потоке [Текст] / В.Г. Хамуев // Техника в сельском хозяйстве, №2, 2008, с.3-6.

4. Хамуев, В.Г. Сравнительная оценка качества разделения зернового материала пневмосепарирующими устройствами [Текст] / А.Н. Зюлин, В.Г. Хамуев //Техника в сельском хозяйстве, №5, 2008, 23-26.

5. Хамуев, В.Г. Математическая модель расчета полноты выделения примеси пневмосепаратором [Текст] / А.Н. Зюлин, В.Г. Хамуев; ВНИИ механизации сельского хозяйства (ВИМ). -М., 2008. - Систем. Требования: Тип ЭВМ Intel (R) Celeron (ТМ) CPU 1100 MHz; Windows XP; basic, Clipper, Fortran; Опер, память 1200 МБ; SVGA 32768 и более цв.; 640x480; CD-ROM дисковод. - Деп. в ВНТИЦ 19.08.08, №50200801790.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, списка использованной литературы и приложения. Содержит 150 страниц печатного текста, 49 рисунков, 21 таблицу.

- 124-ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ известных исследований показал, что применение традиционных пневмосепарирующих каналов глубиной более 300 мм приводит к снижению эффективности разделения материала по причине увеличения неравномерности скорости воздушного потока.

Применение глубоких (более 300 мм) каналов становится эффективным при использовании конструктивных решений, обеспечивающих равномерное распределение скорости воздушного потока.

2. Полнота разделения зернового материала в пневмосепарирующем канале согласно разработанной математической модели адекватно описывается функцией гамма-распределения с аргументами: параметра интенсивности выделения легкого компонента; продолжительности сепарации (или глубины пневмосепарирующего канала); удельной зерновой нагрузки; факторов, учитывающих физико-механические свойства подлежащих разделению компонентов материала, конструктивных и режимных параметров канала.

3. Увеличение удельной зерновой нагрузки сопровождается повышением интенсивности выделения примеси, что объясняется возрастанием скорости воздушного потока в межзерновом пространстве. На обработке ячменя при удельной зерновой нагрузке от 0,5 до 2 кг/см ч интенсивность выделения примеси (овса) возрастает в зависимости от нагрузки линейно.

4. Выравнивание скорости воздушного потока по поперечному сечению глубокого канала обеспечивается путем установки барьеров. При зерновой нагрузке в 2 кг/см -ч в модернизированном канале глубиной 700 мм неравномерность распределения скорости воздушного потока в 3,7 раза ниже, чем в традиционном (4,4 % против 16,2 %).

Увеличение зерновой нагрузки в пределах 0,5.2 кг/см2ч в модернизированном канале приводит к уменьшению неравномерности распределения скорости воздушного потока по поперечному сечению канала на 5,5%.

5. Установка барьеров дает возможность увеличить производительность пневмосепаратора на 15-50 % и использовать его на очистке семян от легковесных, щуплых, мелких семян основной культуры и от трудноотделимых сорняков с доведением обрабатываемого материала до категорий оригинальных и элитных семян (по ГОСТ Р 52325-2005).

6. Результаты проведенных исследований положены в основу разработки семяочистительной машины окончательной очистки СМВО-1 ОБ. Основные параметры пневмосепариругощего канала машины: глубина - 700 мм; ширина — 700 мм; средняя высота - 1000 мм; угол наклона поддерживающей сетки - 20° к горизонтали. Канал по ширине разделен перегородкой на две секции по 350 мм, по глубине - на два канала. Глубина первого (для предварительной очистки) составляет 200 мм. Во втором канале (сортировальном) установлено два барьера, разделяющих канал на три секции одинаковой глубины.

Машина СМВО-1 ОБ прошла государственные испытания в ФГУ «Поволжская МИС» и рекомендована в производство (протокол № 08-108-2004 (4070292)). Обеспечивает доведение семенного материала по чистоте не ниже категории репродукционных семян стандарта. Отделяет щуплые, невсхожие, низкопродуктивные, а также семена сорных и других растений. Производительность на очистке: семян - 10 т/ч, товарного зерна - 20 т/ч.

Использование машины СМВО-1 ОБ в сравнении с пневмосортироваль-ным столом МОС-9 позволяет снизить совокупные энергозатраты на 53 %, при этом годовой экономический эффект от эксплуатации этой машины составляет 220400 руб., а срок окупаемости абсолютных капитальных вложений — 1,14 года.

7. Дальнейшее повышение эффективности разделения зернового материала восходящим воздушным потоком возможно путем установки в пневмосепарирующем канале перегородок определенной толщины. Толщина перегородок 5 связана с глубиной канала с1 и количеством перегородок п соотношением 0,07б/<га<0,25^.

1. Алферов С.А. Разделение мелкого зернового вороха по аэродинамическим свойствам частиц в очистке с пространственным решетом//Труды Ставропольского НИИСХ. - Ставрополь, 1971. - Вып. 12. - С.83-106.

2. Андренко Г.П. Пути повышения качества работы аспирационных каналов зерноочистительных машин//Мех. и электр. социалистического сельского хоз-ва. 1960. -№6.

3. Анискин В.И., Дринча В.М. Классификация пневмосепараторов зерновых материалов//Достижения науки и техники АПК. 1993. - №4. - С.22-23.

4. Бабченко В.Д., Корн A.M., Матвеев A.C. Высокопроизводительные машины для очистки зерна. М.: ВНИИТЭИСХ, 1982. - 52с.

5. Баранов Н.Ф. Классификация пневмосепараторов для разделения сыпучих материалов/В кн. Исследование рабочих процессов машин в растениеводстве. Пермь, 1982. - С.25-26.

6. Барков K.M. Основные элементы теории сепарирования семян воздушным потоком//Труды ВИМ. М.: ВИМ, 1935. - Т. 1.

7. Безручкин И.П. Аэродинамические свойства зерна//Труды Московского дома ученых. -М.: АН СССР, 1937. Вып.2.

8. Безручкин И.П. Сепарация зерна воздушным потоком// Сельскохозяйственная машина. 1949. - №5.

9. Безручкин И.П. Сепарация зерна вертикальновосходящим, расширяющимся воздушным потоком//Сельскохозяйственная машина. 1937. - №12.

10. Беликов Ю.М. Качество работы питателей семяочистительных ма-шин//Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1974.- №10. - С.7-9.

11. И. Боцманов В.И. К расчету вертикальных воздушных каналов в зерноочистительных машинах//Сельскохозяйственная машина. 1952. -№9.

12. Боцманов В.В. Исследование воздушных систем зерноочистительных машин: Дис. канд. техн. наук. М., 1939. - 129с.

13. Бурков А.И. Анализ работы питающего валика с нижней и верхней подачей зерновой смеси в вертикальный пневмосепарирующий канал//Сиб. вестн. с.-х. науки. 1998. - №3-4 - С. 101-107.

14. Бурков А.И. Совершенствование пневмосистем зерно- и семяочисти-тельных машин. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1997. - 82с.

15. Бурков А.И., Андреев B.JI. Замкнуто-разомкнутая пневмосистема зерно- и семяочистительных машин//Тракторы и с.-х. машины. 1995. - №5. -С. 18-21.

16. Бушуев Н.М. Семяочистительные машины. Теория, конструирование и расчет. -М.: Машгиз, 1962.

17. Василенко П.М. Аэродинамические основы сортирования зер-на//Сельскохозяйственная машина. 1935. - №11.

18. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1965. - 350с.

19. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969.

20. Виноградова Н.М., Евдокимов В.Т., Хитрова Е.М. Общая теория статистики. -М.: Статистика, 1968. 154с.

21. Вольф В.Г. Статистическая обработка опытных данных. М.: Колос, 1966.-252с.

22. Воронов И.Г., Кожуховский И.Е., Колышев П.П. Очистка и сортирование семян. М.: Сельхозгиз, 1953. - 432с.

23. Гиршсон В.Я. Взвешенные скорости и коэффициенты обтекания зер-на//Советское мукомолье и хлебопечение. 1929. - №9.

24. Гладков Н.Г. Зерноочистительные машины.- М.: Машгиз, 1961.367с.

25. Головков А.Н. Пневмосортировальные машины семейства ПСМ//Земледелие. 2004. - №6. - С.28-30.

26. Гортинский В.В., Демский А.Б., Борискин М.А. Процессы сепарирования на зерноперерабатывающих предприятиях. М.: Колос, 1980. - 304с.

27. Деменьтев М.А. К вопросу исследований аэродинамических свойств семян/В кн. Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин. -М.: Сельхозгиз, 1936.

28. Демский А.Б. и др. Исследование пневмосепарирующих устройств зерновых сепараторов//Труды ВНИИЭКИ. М.: Продмаш., 1970. - №21.

29. Демский А.Б., Борискин М.А., Тамаров Е.В. Справочник по оборудованию зерноперерабатывающих предприятий. М.: Колос, 1980. - 384с.

30. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агоропромиздат, 1985.-351с.

31. Дрогалин К.В., Карпова К.А. К вопросу о пневматическом сортировании зерна и промежуточных продуктов его размола. Пневматический транспорт продуктов размола зерна на мельницах//Труды ВНИИЗ. М.,1954. -Вып.ХХГХ.

32. Злочевский В.Л., Туров А.К. Пневмосепарирующие системы сельскохозяйственных зерноочистительных сепараторов//Научн.-техн. бюллетень. -1984. -Вып.19. С.6-12.

33. Зюлин А.Н. Технологические основы интенсификации процесса сепарации зерна по комплексу признаков делимости: Дис. док. техн. наук. М., 1987.-513с.

34. Зюлин А.Н. Теоретические проблемы развития технологий сепарирования зерна. М.: ВИМ, 1992. - 207с.

35. Зюлин А.Н., Хамуев В.Г. Теоретическое исследование пневмосепа-рации зернового материала в вертикально восходящем воздушном пото-ке//Техника в сельском хозяйстве. 2008. - №2. - С.3-6.

36. Изаков Ф.Я. Об оценке эффективности разделения смеси сыпучих материалов/ZBестник сельскохозяйственной науки. 1965. — №8.

37. Идельчик И.Е. Аэродинамика промышленных аппаратов. М.: Энергия, 1964.-288с.

38. Казаков Е.Д. Методы оценки качества зерна. М.: Агопромиздат, 1987.-215с.

39. Кулагин М.С., Соловьев В.М., Желтов B.C. Механизация послеуборочной обработки и хранения зерна и семян. М.: Колос, 1979. - 256с.

40. Кленин Н.И., Егоров В.Г. Расчет энергетических затрат на уборке кормов и зерна. Методические указания по выполнению курсовой работы. — М.: МГАУ, 1999.-45с.

41. Коваленко А .Я. Исследование влияния неравномерности воздушного потока на качество работы ветрорешетного сепаратора: Дис. канд. техн. наук. -Киев, 1954.- 132с.

42. Кожуховский И.Е. Зерноочистительные машины. Конструкция расчет и проектирование. М.: Машиностроение, 1965. - 220с.

43. Колышев H.H., Павловский Г.Т., Кожуховский И.Е. Машины для очистки и сортирования семян. -М.: Сельхозгиз, 1940. 174с.

44. Корн A.M., Космовский., Ю.А., Матвеев A.C. Сравнительная оценка качества сортирования семян пневмосепараторами//Труды ВИМ. М., 1977. -Т.74.-С.114-121.

45. Космовский Ю.А. Исследование сепарирующей способности вертикально-восходящего воздушного потока//Труды ВНИИЗ. -М., 1974. Вып.78.

46. Космовский Ю.А. Сравнительное исследование сепарации семян в вертикальном воздушном потоке и в псевдоожиженном слое для целей селекции и семеноводства: Дис. канд. техн. наук. М., 1975. - 196с.

47. Костюк Г.Ф. Технологические и аэродинамические исследования работы машин с замкнутым циклом воздуха: Дис. канд. техн. наук. Одесса, 1951.

48. Кубышев В.А. Технологические основы интенсификации процесса сепарации зерна.//Труды ЧИМЭСХ. Челябинск, 1969. — Вып.36.

49. Лампетер В. Очистка и сортирование семян кормовых трав. — М.: Иностранная литература, 1960.

50. Летошнев М.Н. Сельскохозяйственные машины. Теория, расчет, проектирование и испытание. М.: Сельхозгиз, 1955.

51. Малис А.Я., Демидов А.Р. Машины для очистки зерна воздушным потоком. -М.: Машгиз, 1962. 176с.

52. Матвеев A.C. Исследование процесса сепарирования зерновых смесей вертикально-восходящим воздушным потоком: Дис. канд. техн. наук. М., 1973.-176с.

53. Матвеев A.C. К выбору формы сечения пневмосепарирующего кана-ла//Тракторы и сельхозмашины. 1971. - №9.

54. Матвеев A.C. Сепарирование зерновой смеси вертикальным воздушным потоком/ТМеханизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1969. -№11.

55. Машины для послеуборочной поточной обработки семян: Теория и расчет машин, технология и автоматизация процессов/3.Л. Тиц, В.И. Анискин и др.; под. ред. З.Л. Тица. М.: Машиностроение, 1967. - 448с.

56. Мякин В.Н., Урюпин С.Г. Совершенствование пневматических сепараторов семян//Техника в сельском хозяйстве. 2000. - №4. - С.40-42.

57. Нелюбов А.И., Ветров Е.Ф. Пневмосортирующие системы сельскохозяйственных машин. -М.: Машиностроение, 1977. 192с.

58. Ньютон Г.В., Ньютон В.Г. Исследование эффективности классификации/Пруды московского дома ученых. — 1937. Вып.2.

59. Оборудование для элеваторной промышленности выпускаемое фирмой С1МВМА//Хранение и переработка зерна. 1989. - Вып. 12.

60. Обработка и хранение зерна. Пер. с нем. Мазурицкого A.M. М.: Машгиз, 1961.-367с.

61. Олейников В.Д., Кузнецов В.В., Гозман Г.И. Агрегаты и комплексы для послеуборочной обработки зерна. М.: Колос, 1977. - 112с.

62. Пагурова В.И. Таблицы неполной гамма-функции. М.: ВЦ АН СССР, 1963.

63. Павловский Г.Т., Птицын С.Д. Очистка сушка и активное вентилирование зерна. — М.: Высш. школа, 1968. 222с.

64. Пальцев B.C. Усовершенствование мельничных вентиляционных установок. М.: Заготиздат, 1954. - 204с.

65. Птицын С.Д. Сепарация зерна при ударе: Дис. канд. техн. наук. М.,1946.

66. Разработать комплекс технических средств нового поколения для селекции сортоиспытания и первичного семеноводства//Научный отчет. М.: ВИМ, 2003. - 83с.

67. Разработать систему ресурсоэнергосберегающих технологий и технических средств очистки и сортирования зерна и семян для сельскохозяйственного производства РФ//Научный отчет. М.: ВИМ, 2003. - 171с.

68. Семена сельскохозяйственных растений. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия. ГОСТ Р 52325-2005. Введ. 23.03.05. - М., 2005.

69. Соколов А .Я. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна. М.: Колос, 1975. - 496с.

70. Тиц 3.JI. Исследование разделения зерновых смесей вертикальным воздушным потоком: Дис. канд. техн. наук. М., 1939. - 142с.

71. Ульрих H.H. Машины для очистки и сортирования продовольственного зерна и семенного материала/В кн. Механизация подготовки и хранения семян. М.: Сельхозиздат, 1962. - С.255-469.

72. Ульрих H.H. Новое в области очистки и сортирования семян М.: Сельхозгиз, 1937.-72с.

73. Ульрих H.H., Матвеев A.C. Ротаметрический порционный пневмо-классификатор//Вестник сельскохозяйственной науки. 1963. -№9.

74. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. — М.: Мир, т. 1, 1967, 498с.

75. Филимонов и др. Применение пневмоклассификатора РПК-30 для анализа семян трав//Селекция и семеноводство. 1965. - №8.

76. Фомина О.Н., Левин А.М., Нарсеев A.B. Зерно. Контроль качества и безопасности по международным стандартам. М.: Протектор, 2001. - 368с.

77. Халанский В.М. Классификация пневмосепараторов зернового вороха/В кн. Разработка и совершенствование рабочих органов с.-х. машин. М.: Машгиз., 1987:-С.12-21.

78. Шкляров С.С. Исследование вертикального аспирационного канала прямоугольного сечения//Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1967. - №7.

79. Blenk H., Trienes H. Weitere Untersuchungen zur Saagutsichtung im horiz-ontalen und vertikalen Wind//Grundl. Der Landtechnik. 1951. - №2.

80. Brenner W. Beiträge zur Kenntnis des Sortiervorganges bei der Sichtung von Saatgetreide durch Windströme//Beuth-Vorlag. Berlin, 1928.

81. Nagel R. Klassifizierung der Windsichter.//Staub-Reinhaltung der Luft. -1968. №6. - S.225-228.

82. Wessel I. Verfahren des Siebens und des Windsichtes//Grundlangen der Landtechnik. 1968. - №4.

83. Wessel I. Vergleichende Untersuchungen Schwerkraftsichtern// Grundlangen der Landtechnik. 1963. - №18.