автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование технологического процесса и параметров аксиально-роторного молотильно-сепарирующего аппарата для обмолота риса в условиях Вьетнама

КУ/Й&НСКШ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ' Г ОСУ ДАРСТВЕННЫ!-! АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

БАК КУОК ХАНГ

УДК 631.254.026:633.18] (597)

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ПАРАМЕТРОВ АКСИАЛЬНО-РОТОРНОГО МОЛОШНЬНО-СЕПАРИРУЮЩЕГО АППАРАТА ДЛЯ ОБМОЛОТА РИСА В УСЛОВИЯХ ВЬЕТНАМ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар, 1992

Работа выполнена во Вьетнамском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства (ВИМЭСХ), Всероссийском научно-исследовательском институте риса (ВНИИ риса) и кафедре " Теоретическая механика и теория механизмов машин" Кубанского государственного аграрного уни -верситета.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор Ф.М.КАНАРЕВ ;

кандидат технических наук М.И.ЧЕБОТАРЕВ

Официальные оппоненты:Заслуженный изобретатель РФ ,доктор технических наук, профессор И.П.ЛЕОНОВ

Заслуженный изобретатель РФ , кандидат технических наук, старший научный сотрудник В.С.КРАВЧЕНКО

Ведущая организация : Головное специализированное конструк-торско-технологическое бюро по рисо -водческой технике, г.Краснодар

Защита состоится " 27 " января 1993 г. в 14.00 час.

мин. на заседании специализированного Совета К 120.23.02 в Кубанском государственном аграрном университете (ауд. 401 М).

Адрес: 350044, г.Краснодар, ул.Калинина, 13, КГАУ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные пе -чатью, просим направлять Ученому секретарю специализированного Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского

ГАУ.

Автореферат разослан " 2/О " декабря 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук доцент

В.М.ПР01ДАК

РОСТ:.Г! V . . -----~

ОВЩЙ'ГзХАРАЙЕРИСТИКА РАБОТЫ.'"',:^ "г

Актуальность темы. Рисоводство - ведущая отрасль сельского хозяйства Вьетнама. Рис занимает 80-8э % площадей пашни, его возделыванием занято 76 % трудовых ресурсов страны.

Одной из трудоемких операций рисоводства является уборка.Технология уборки риса в СРВ предусматривает две отдельные операции: скашивание и обмолот на стационаре. Для стационарного обмолота риса наиболее рациональным является аксиально-роторное молотиль-но-сепарирующее устройство (МСУ). Оно не требует специальной подготовки рисовой массы к обмолоту, имеет существенные преимущест -ва при обмолоте влажного риса в сравнении с классическими моло -тильными аппаратами. Многочисленные исследования советских и зарубежных ученых направлены в основном на повышение производи -тельности и качества работы этого устройства путем увеличения его габаритных размеров и усложнения его конструкции. Из-за природ -но-климатических и социально-экономических условий Вьетнама в стране невозможно применять крупногабаритную

технику. Ъ настоящее время для обмолота риса используют большое разнообразие стацио -нарных молотилок. При этом большинство работ выполняют на ручных и полумеханизированных очесывающих молотилок. Ограничивающим-фактором применения молотилок аксиально-роторного типа в условиях .Вьетнама является отсутствие научных основ расчета и проектиро -вания. Решение этих задач позволит создать молотилки различной производительности для личных и коллективных хозяйств страны , уменьшать их габаритные размеры, отработать технологический процесс обмолота, что даст возможность снизить их себестоимость, обеспечить доступность молотилок населению за счет невысокой цены.

Поэтоьу исследования, направленные на обоснование технологического процесса и параметров аксиально-роторного МСУ для обмо -

лота риса в условиях Вьетнама, актуальны и имеют большое народнохозяйственное значение.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является обоснование технологического процесса обмолота и параметров молотилки с аксиально-роторным МСУ, разработка основ расчета к проекти -рования различных классов молотилок для обмолота риса в условиях Вьетнама.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

- обосновать конструкцию аксиально-роторного МСУ для обмолота риса в условиях Вьетнама ;

- определить зависимость качественных и энергетических показателей работы молотилки от ее параметров;

- обосновать оптимальные параметры рабочих органов в соответствии с заданной производительностью и качеством работы молотилки к

- определить технико-экономические показатели процесса обмолота и сепарации риса аксиально-роторным МСУ и внедрить результаты исследований.

Объект исследования. Экспериментальное аксиально-роторное МСУ различных габаритных размеров и производительности, технологический процесс обмоло;а.

Научная новизна. Разработан метод исследования технологи -ческого процесса аксиально-роторного МСУ, метод обработки экспериментальных данных при применении несимметричного планирования эксперимента второго порядка Хартли и метод анализа зависимости целевых показателей процесса от параметров молотилки.

На основе рассмотрения взаимодействия между -лопастями и рисовой массой на входе молотильного ротора, между направляющим ребром и стеблями в верхнем кояухе молотилки, теоретически вы -

явлено влияние параметров рабочих органов на процесс захвата рисовой массы лопасть» и аксиального перемещения вороха в молотилке.

Установлены закономерности протекания процесса обмолота и сепарации зерна в аксиально-роторном МСУ.

Определены некоторые физико-механические свойства сортов риса Вьетнама, учитывающиеся при исследовании технологического процесса обмолота и сепарации риса.

Получены оптимальные значения различных параметров молотил -ки, которые обеспечивают интенсивность обмолота и сепарации зерна, позволяют снижать удельные энергозатраты работы молотильно -го ротора, уменьшать его габаритные размеры и себестоимость.

Установлено существование оптимальной плотности обмолачиваемой массы в молотилке. Обосновано оптимальное соответствие га -баритных размеров молотильного ротора к заданной производитель -нссти молотилки.

На основании выполненных исследований разработаны научно -практические основы создания молотилок с аксиально-роторным устройством для обмолота риса в условиях Вьетнама.

Практическая ценность исследований.

Результату исследований служат первыми элементами теории обмолота и сепарации'риса в условиях Вьетнама аксиально-ротор -ным МСУ. Методики, разработанные в данных исследованиях могут использоваться для исследований других сельскохозяйственных машин. Результаты исследований применялись при разработке и соз -дании семейства новых малых молотилок для обмолота риса в условиях Вьетнама, которые научным советом Вьетнамского института механизации и электрификации сельского хозяйства в 1991 г. одобрены и предложены к внедрению в производство.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы

докладывались и были одобрены: на научно-технической конференции ВИМЭСХ, 1985; на приемной научно-технической конференции Министерства сельского хозяйства СРВ по продовольственной программе, 1986; на научно-технической конференции ВИМЭСХ,1991 г.; на заседании научного совета ВИМЭСХ, 1991 г.; на расширенном заседании научно-технического совета отдела механизации ВНИИриса в 1992 г.; на объединенном заседании кафедр теоретической меха -ники и ТММ и сельскохозяйственных машин Кубанского государственного аграрного университета в 1992.г.

Публикация. По теме диссертации опубликовано девять работ . В том числе восемь работ опубликовано во Вьетнаме, одна - в России.

Структура и объем работ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложений. Изложена на страницах машинопи -си, включая приложения, а также таблицы и рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена актуальность теш и изложены основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе анализируется современное состояние механизации уборки риса во Вьетнаме, природно-климатические, социально-экономические условия республики. Дан прогноз потребности Вьетнама в стационарных молотилках на перспективу. Анализируются существующие технологии и молотильные устройства аксиального типа для обмолота зерновых культур. Дан анализ конструкций молотилок стран Азии, применяемых при обмолоте влажного риса.

Установлено, что наиболыщто перспективность для Вьетнама имеет технологические схемы стационарных молотилок с аксиально-роторным МСУ.

Проанализированы также результаты исследований Батищева В.Д., Датиева О.Б., Жалнина Э.В., Завгороднего В.А., Кленина Н.И. , Липковича Э.И., Мысливцева В.Н., Панфилова Л.И., Солдатенкова В.В., Тарасенко Г.В., Четыркина Б.М., Чижикова Н.И., Шулякова А.Г. , Виялиам Деннис, Во Тхань Бинь, Г'айсер Давид, Джемес Дж.МА, Джон -сон Н., Монгкол Таннатас Дж,, Фан Ван Тьи и др. в вопросам изучения технологического процесса обмолота и конструкций машин для его выполнения. Сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй-.главе изложены программа и методика исследований. Показаны конструкция экспериментальной установки и средства из -мерений, методика исследования параметров зубьев молотильного ротора и направляющих ребер верхнего кояуха. Значение откликов качественных и энергетических показателей работы молотилки опреде -ляли при реализации экспериментов по стандартной методике, Пои этом определение потребной мощности ротора проводилось методов тензометрированик.

Показана частная методика исследования изменения состоянии и перемещения обмолачиваемой массы в аксиально-роторном <!СУ с по -чощью тормозного механизма молотильного ротора, Обоснование оп -тимального диаметра и необходимой длины молотильного ротора проведено на основе разработки закономерностей протекания процесса обмолота и сепарации зерна вдоль оси ротора.

Эксперименты проводились с использованием метода несиммет -ричного планирования второго порядка Хартли. Коэффициенты регрессии определялись и пересчитывались при проверке их значимости по собственным алгоритмам, разработанным для различных областей планирования и числа факторов. Разработаны также алгоритмы на -хождения условного экстремума и решения различных- задач обработки и анализа экспериментальных данных. Данные обрабатывались на ПЭВМ.

В третьей главе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований. На основе анализа преимуществ и не -достатков существующих молотилок на обмолоте влажного риса обоснована рациональная конструкция рабочих органов аксиально-роторного МСУ, которое состоит из лопастного ротора 4, подбарабанья 3 и верхнего кожуха с направляющими ребрами Ь (рисЛ) и имеющее радиальную подачу рисовой массы в молотилку.

Рис.1. Конструктивная схема аксиально-роторного МСУ.

I - питающий транспортер; 2 - вход; 3 - дека с поперечными планками; 4 - лопастный ротор; Ь - верхний кожух с направляющими ребрами; б- выход.

Рисовая масса транспортером I подается на вход 2. Лопасти ротора 4 захватывают массу в подбарабанье 3, протаскивают ее через молотильный зазор. В верхнем кояухе о, диаметр которого больше диаметра подбарабанья, обмолачиваемая масса разуплотняется. Под воздействием направляющих ребер она аксиально перемещается от входа к выходу. При этом ворох подвергается непрерывным воздей -ствиям: очесу колосков, встряхиванию , перебрасыванию с лопасти на лопасть, происходит растаскивание стеблей, за счет чего достига -

ется интенсификация процесса обмолота и сепарации зерна.

Для обоснования технологического процесса и основных параметров аксиально-молотильного 1>"СУ были рассмотрены процесс воздействия лопастей на рисовую массу на входе, перемещение стеблей на поверхности направляющего ребра, закономерности протекания про -цесса обмолота и сепарации зерна вдоль оси ротора и некоторые физико-механические свойства сортов риса Вьетнама.

Процесс воздействия лопастей на рисовую массу на входе мало -тилъкого ротора можно рассматривать с учетом тою, что транспор -тер неподвижен, а вращающийся ротор движется к не*у со скоростью подачи массы (рис. 2 ).

Рис. Движение лопэсти в слоо массы при прямом вращении ротора

I -лопасть; 2 - слой рисовой массы на транспортере. По уравнениям траектории, которую 1писы1 н.т наиболее удаяеик'.. от центра ротора точка лопасти, определит -я>ординаты текущей точки М:

х = К2М -К2К = Еш (ри -№Г) -ас) • (I )

у = Я -Яса(р„ -Ы) , (2 )

где Я -радиус ротора ;

fu - угол начала воздействия, определяемый выражением:

= ateas (А^-) ; (3)

р - радиус фиктивной окружности, р » R / h ; К - расстояние (рис. 2); К - кинематический параметр, К = wU /Vn ; из. - угловая скорость ротора.

Скорость текущей точки М определяем по формулам :

- fга -Rwecs(fa -wt) -Vn[l- Яш($н-wl) ; (4) Vy = ^L - -R tasín (p„ - wt) = - VnЯ Sin (p„ - ait.) % (6)

V = iV/ t V/ = Гп 1 i+¿*-2cos(fH-wt) . (6)

Направление вектора скорости определяет направляющий косинус

, -V di /тг -Afín (fu - ml) ,

Ш(у,\Г) = -7T-/V = , ; • (7) út f ¿ У -wit

Воздействие лопасти на входящую в ротор часть слоя массы можно

рассматривать в виде ударного импульса S . С принятым допущением удар считаем неупругим. В процессе удара и относительного движе -ния стеблей кроме ударной силы fyy на входящую в ротор часть слоя массы действуют сила трения Fyp и сопротивления со стороны последующих слоев массы, лежащих на транспортере (рис. 3).

Условия затаскивания стеблей лопастью на входе выражается не -равенством

FTP Ъ Ъ + > (ь)

где Fyg - проекция ударной силы на касательную ось Т .

Определяя эти силы с помощью теории удара и с учетом параметров слоя массы на транспортере, получим :

Ftp -jfft£Rb Vn Vm^tosf ; (9)

Fe = fctfgc<s«Jlc-M&)/B!Vn ; (I0>

Рис.3. Взаимодействие лопасти со стеблями в конце удара на входе в ротор

После подстановки уравнений (9-11 ) в неравенство (ь) и преобразования его имеем выражение:

Шс Г 1с К

I

)> (12)

где ср - угол между вектором скорости лопасти в конце удара и

нормалью к поверхности лопасти, определяемый по формуле:

, -АПпМн-М?) Ч - аик 1—-т - А, - 1 i

Т - время удара;

<7 - величина подачи рисовой массы ;

В - ширина рабочей поверхности транспортера ;

К - число лопастей, проходящих по одному следу за один

оборот ротора; Ь - ширина лопасти ; 1с - длина стеблей;

^ - коэффициент трения между стеблем и поверхностью лопасти;

- коэффициент внутреннего трения между стеблями ; ^ - коэффициент использования ширины транспортера;

- плотность рисостебельной массы без уплотнения; &с, - угол между плоскостью лопасти и осью ротора;

I - угол между плоскостью лопасти и радиусом ; £ - ускорение свободного падения.

Решение уравнений (12) и (13) на ПЭВМ позволило выявить влияние параметров молотильного ротора на условие захвата стеблей лопастью на входе. Анализ влияния этих параметров позволил обосно -вать число лопастей К , углы I, радиус К , шрицу .13 и т.д.

Для выявления влияния угла направляющего ребра на аксиаль -ное перемещение стеблей в молотилке было рассмотрено движение вороха по поверхности направляющего ребра. Процесс воздействия ребра на обмолачиваемую массу можно разделить на два этапа. В тече -ние первого этапа, продолжительность которого определена временем удара, происходит неупругий удар массы о ребро (рис. 4).

Рис. 4. Система сил, приложенных к массе стеблей во время удара о ребро

На втором этапе (после удара) на массу действует сила связи

между верхним слоем потока, соприкасающимся с поверхностью ребра и нижним слоем, движущимся под воздействием лопастей ротора (оис.и).

Рис. 6. Система сил, приложенных к массе стеблей во втором этапе взаимодействия их с ребром

Решая задачу динамики с учетом теории удара, г.олучм уравнения движения стеблей по поверхности ребра. Ь неграм этапе имеем: % =

(14)

(15)

(16)

(17)

(16)

(19)

где У - угол установки направляющего ребра относительно направления движения лопасти; Кт~ коэффициент, характеризующий состояние уплотнения массы

Vy = -JZñjpJLf - U R sin V ;

п L , .i? ítüüRiin У ,г х = vuRtcuiY--¿J- '

. 1f vuRiín У ,¿

у - - aiRistnY -f -—yí--г

Во втором этапе имей!.':

% я Kmu¿RtfcKy -ft)t г wRKy

* - ±_Kmu)¿R(f,:Ky~ft)tz rwRKyt

в верхнем кожухе, определяется по формуле:

Кт * ; (20)

К - толщина потока стеблей в верхнем колухе;

С - плотность массы в верхнем кояухе;

Л - средний диаметр стержня стебля;

Ку- коэффициент, характеризующий влияние угла установки ребра на перемещение массы по поверхности ребра

Ку = жУ - У . (21)

Анализ уравнений движения стеблей в обоих этапах позволил выявить влияние окружной скорости ротора!^, уплотнения массы стеблей Кщ и угла установки ребра У на скорость перемещения стеб -лей по поверхности ребра. По уравнениям (14) и (1Ь) было обосно -вано значение угла установки У> 47° . при котором обеспечивается устойчивое перемещение стеблей по поверхности ребра на первом и втором этапах.

Закономерность протекания процессов обмолота и сепарации зерна в аксиально-роторном ¡СУ можно описать двумя способами: по траектории движения вороха в молотилке и вдоль оси ротора. При использовании первого способа были применены закономерности процесса обмолота и сепарации зерна, установленные многочисленными исследованиями для молотильного аппарата по классической схеме с учетом того, что в аксиально-роторном МСУ, по мере движения рисовой массы по винтовой линии от входа к выходу процесс обмолота и сепарации повторяете! в нескольких циклах. При этом процесс протекает в подбарабанье и верхнем кожухе с различными интенсивнос-тями.

Ь ¿-ом цикле движения массы (1=1,2 , ...) имеем следующие функции: - функция недомолота зерна в подбарабанье ( Yj.ii ^ и верхнем кожухе ( Уц1г ) :

i-i г

~EE BTL xsh -e. x

Ywi = a«e "tk" > « * < *4<

i г

YHÍ¡ = a„e J"k-1 y £i)< x_iX¡2, k= {nfU J= i .

- функция обмолота зерна в подбарабанье ( Xivíi ) и верхнем но ухе ( %S¿i ) : i-i 2

%sn = Y-a„e , Ц ÍX4 } т >

i Z

v . .. .

где Я// - количество необмолоченных зерен в подбарабанье после входа ; •

Pii?P¿2 - коэффициент интенсивности обмолота зерна в подбара -банье и верхнем колухе ¿-го цикла; конпы траектории движения массы в подбарабанье и верхнем кожухе С- го цикла;

£ - переменная длины траектории движения массы. Для обоснования оптимального диаметра и необходимой длины молотильного ротора целесообразно рассматривать закономерности протекания процесса обмолота и сепарации зерна вдоль оси ротора.Для этого было выбрано начало отсчета длины ротора, фиксируемое в середине входной части молотильного ротора.

Анализ протекания технологического процесса вдоль оси ротора и результатов исследований Липковича З.И. позволил установить следующие зависимости: ,

Y¿í(l)= (Ai -Щ ; (26)

Xs <о = / - %Ш - / г к, - [ Ai е; (2?)

Ге9и>= ^ - е'^) г А) еп ; (2ь)

_ MéLlMce'*1- г %А i%l (29)

di ~ к у v> >'

%Ш Aillk fpu)-%(!-e'^J-ra-AJU-etl) +Aze'%i, (30)

где ]^(UrYtfd) ~ функции недомолота, обмолота, со -

держания свободных зерен и сепарации зерна в элейси -

мости от длины ротора; dYcU) ,

—л—- скорость сепарации (распределение отсепарированных зерен) вдоль оси ротора; ■Ai,Az - содержание необмолоченных и отсепарированных зерен после первой половины входной части ротора; Aj - содержание свободных зерен в соломе после первой половины входной части ротора; % - коэффициенты интенсивности обмолота и сепарации зерна

вдоль оси ротора ; К[ - коэффициент, характеризующий длину ротора [¿г , необхо -

димую для полного обмолота зерна;

л*е , (31)

С помощью уравнений (22-30 ) можно графически выражать изменение функций обмолота и сепарации по траектории движения вороха и по длине ротора, выбирать вид эмпирической зависимости этих функций от длины ротора.

Нами были также определены некоторые физико-механические свойства сортов риса Вьетнама. Результаты исследований показали,что при уборке колоски и стебли риса имеют высокую влажность (колос -ки - 1Ь-2й %, стебли - 70-80 %). Средняя длина рисостебельной массы, подаваемой в молотилку составляет 0,45 - 0,52 м. По этой длине стеблей был обоснован минимальный диаметр молотильного ротора, обеспечивающий обмолот риса без наматывания (Dtntn =0»3 м). В зависимости от влажности, отношения зерна к соломе и располо -жения метелок в ворохе, плотность рисостебельной массы без уплотнения изменяется от 117 до 221 кг/м3. Под давлением плотность со-

ломистой части стеблей изменяется больше, чем плотность метельчатой части. Средняя работа, необходимая для отрыва одного колоска от метелки для различных сортов риса колеблется в пределах

_о

от 3,2 до 6,3 . 10 Дж, что почти в два раза меньше, чем у российских сортов. Коэффициент внутреннего трения между стеблями риса определяется статистическим методом, его среднее значение равно 1,7987. Эти физико-механические свойства рисостебельной массы приняты нами в качестве исходных данных для обоснования пара -метров и режима работы молотильного аппарата.

Задачи определения оптимальных параметров рабочих органов аксиально-роторного МСУ решались экспериментальными исследованиями. Для исследования зависимости качественных и энергетических пока -зателей работы молотилки от параметров зубьев и направляющих ре -бер, которые определяют, главным образом, время нахождения вороха ь молотилке, был проведен трехфакторный эксперимент с входными факторами: -угол установки ребра ( У 1 • .Г, - угол методу плос -костью лопасти и осью ротора (сС» ); - угол между плоскостью • лопасти и радиусом ,проходящим т-герез основание лопасти ( сСя ) .Ири :.• го« даапзоога варьирования эти* факторов обоснованы результата -ми теоретических исследований.

Бо всех экспериментах практически не обнаруживалось недомолота погшекдекия зерно. Основными критериями оптимизации парэкй?-г01- являются потери свободного зерна в соломе ( У~п )* засорен -ность отсепарированной массы (1з ), потребная мощность молотильного ротора (.К ) и время нахождения вороха в молотилке ( Т ) ■ Были получены следующие уравнения регрессии :

Уп 2,4992 + 0,965Х1 + 0,36Х3 - 0,0620X^2 -0,627оХ2Х3 +

+ 0,Ь429х| - 0,3121x1 $ (32)

N = 3,0397 - 0,175ХХ +0,505Х2 +0,1067Х3 - 0,ЗЬ75Х1Х3 +

+ 0,177ЬХ2Х3 - 0,Ы34Х^ + 0,2165х| , (33)

Т = 1 ,97043 + 0Д0167Х1 + 0,10ЬЗЗХ2 + 0,19Х3 - 0,12X^2-

- 0,09ЬХ1Х3 -0,1916?Х2Х3-0,1447Х| +0,1666Х|-0,ЮЗХ§, (34)

% =1и,П4Ь-1,21Х1 +2,90уХк,-2,9ЬоХ1Х2+1,61Х2Хз-^,013ЬХ| +

+ 2,9ЫоХ| - 1,468оХ3, ■ (Зо)

Анализируя уравнения (Э2-Зо) , выявили закономерности влия -ния углов установки лопасти и направляющего ребра на показатели работы молотилки. В результате нахождения условного экстремума и решения компромиссной задачи по этим уравнениям были определены оптимальные значения параметров У> сС0 , сс^ , показанные в табл.1. По полученным значениям были установлены лопасти и направляющие ребра в молотильном аппарате в последующих экспериментах.

При исследовании влияния параметров молотилки на интенсивность обмолота и сепарации зерна был проведен четырехфакторный эксперимент, входными факторами которого являются - подача рисовой массы ( <] ), - окружная скорость молотильного ротора ( V" ) , ширина лопасти (I ) и Х+ -шаг расположения лопастей (^ ) .Зависимость показателей работы молотилки от этих факторов была по -лучена в виде уравнения регрессии:

Л"= 2,7311 + 1,&7оХ1 + 0,ЗэХ2 +0,22ЬХ3 +0,235Х1Х4 +

+0,17Х2Х3 +0,Г7Х| I 0,232х| -0,153Х§ +0,742Х|, (36)

Уп = Ь,43 + 1,121ХГ -0,19Х2-0,ЙЬХ3 +1,16Х4-0,321X^2+ +0,1ЬЬйХ1Х3-0,3913Х2Х3+0,633ЬХ2Х4+0,3536Х3Х4 --0,19Х| + 0,497х| +0,7247Х§ -0,7603х|, ' (37)

=13,2167-0,490X^2,090X2-0,730X3-0,920X4 +0,413Х1Х2--0,6112X^3 +0,о237Х1Х4+0,6762Х2Х3+1,1462Х2Х4 " -1,69Ь7Х3Х4-1,6229Х^ +1,9321Х|-0,0979Х§ +2,6ШХ| . ГЗЬ) Ьа основе анализа этих уравнений, нахождения условного эк -

стремума функций и решения компромиссной задачи были определены оптимальные значения шага Я^ , ширины Ъ и окружной скорости вращения лопасти V (табл.1).

Теоретические закономерности изменения качественных показа -телей вдоль оси ротора были выявлены экспериментальными данными. По результатам экспериментов, проведенных с целью проверки адекватности теоретических моделей, функции недомолота, сепарации зерна вдоль оси ротора выражены в следующем упрощенном виде:

Yff(t) z=AdeM при. L <l(s ; (39)

Ycd) ^ юо% - А'3 etl; (40)

где Л'з - количество свободных и необмолоченных зерен в ворохе

после входной части ротора ( I =0) в относительном вы -

ражении, %,

Обоснование оптимального диаметра молотильного ротора в соответствии с производительностью молотилки проведено на основе выявления существования оптимальной плотности вороха в молотильном зазоре, которая определяется, главным образом, оптимальным соответствием диаметра ротора к подаче массы. Были рассмотрены молотильные роторы с диаметром 0,3; 0,4; 0,5 м. В соответствии с этими диаметрами ротора были определены оптимальные значения подачи массы, при которой интенсивность обмолота (коэффициент р ) ока -зывается наибольшей, а удельные затраты энергии на работу ротора (.No ) - наименьшими. Для определения оптимального соответствия диаметра ротора к подаче массы и необходимой длины ротора было проведено три многофакторных эксперимента по трем значениям диаметра ротора. Главными входными факторами этих экспериментов являлись подача массы и длина ротора. Процесс обоснования опти -мального диаметра ротора проводился в следующем порядке:

\

у 18

/ - обработка экспериментальных данных, получение уравнений регрессий для интерполяции значения недомолота зерна и потреб -ной мощности ротора ¡^„1 необходимости;

- определение коэффициента интенсивности обмолота ¡ч и удельных энергозатрат ротора Ж> при различных заданных значениях подачи массы и диаметра ротора. При этом значение Ж определялось при заданном постоянном значении качественных показателей (сепарации) ;

- построение графиков изменения коэффициента ¡л и К в зависимости от подачи массы и диаметра ротора;

-определение оптимального соответствия диаметра ротора к подаче массы ,при котором коэффициент у- имеет наибольшее значе -ние, а удельные энергозатраты N0 - наименьшее.

На основе решении этих задач по разработанным нами алгорит -мам был определен оптимальный диаметр ротора в соответствии с интервалами заданных значений подачи массы.

С учетом этого соответствия была определена необходимая длина молотильного ротора, обеспечивающая заданное качество обмолота и сепарации зерна. С помощью эмпирических зависимостей ( 39 ) и (40), были определены значения длины ротора, при которых про -цессы обмолота и сепарации зерна почти заканчиваются. По результатам исследований было установлено, что общая длина ротора, необходимая для полной сепарации зерна почти в 3 раза больше дли -ны, необходимой для полного обмолота.

На основе сравнительного исследования неравномерности подачи массы при практической эксплуатации стационарной молотилки была определена фактическая потребная мощность молотильного ротора, которая была в 1,34 раза больше, чем у лабораторной установки.

Результаты обоснования параметров и режима работы аксиально-

роторного МСУ приведены в табл.1.

Таблица I

Оптимальные параметры аксиально-роторного МСУ

Класс пп: Параметры Мини - : Малая молотилка:молотилка : Средняя : молотилка

I. Подача рисовой массы, С[

кг/с до 0,7 от 0,7 до 2,2 от 2,2 до 3,0

2. Диаметр ротора, Р , м 0,3 0,4 0,5

3. Длина ротора, ¿, , м 0,96+0,0э 1,11Ь+0,05 1,66+0,06

4. Окружная скорость ротора,У

м/с 16,0 16,0 1Ь,0

о. Число К I I I

6. Шаг лопастей, Ч^ , мм от 50 до 60 от 60 до 70 от 60 до 70

7. Углы установки лопасти , град сС0 от 25 до 30 от 25 до 30 от 26 до 30

9е: ? 0 0 0 0 0 0

10.Ширина лопасти, Ь , м 0,07о 0,07о 0,07о

II.Угол установки ребра, У ,

град 1Ь 1Ъ 1Ь

12..<1олотильннй зазор, 6 , мм от 1с до 20 от 20 до '¿Ъ от 20 до 2о

13.Размер входа, В , м 0,2о 0,30 0,40

14.Высота входа, Н , м С,1о 0,20 0,2о

1Ь.Мощность , потребляемая ро-

тирсм N , кВт £ о,о9Ь 11,Ь99

16 .Качественные показатели

Недомолот зерна, % , % практически нет

Сепарация зерна, Ус , % 96 96 95

Потери свободного зерна в соломе,^ , ъ с с. 2

Повреждение зерна обмолотом', Я , %

практически нет

6 четвертой главе приведены результаты расчета технико-экономической эффективности технологического процесса обмолота риса , выполняемого изучаемой молотилкой с аксиально-роторным МСУ, пока-

за:: экономический эффект от внедрения новых молотилок различной производительности. Годовой экономический эффект от применения этих молотилок, определяемый повышением производительности труда, улучшением качества работы молотилок и снижением их металлоемкости составляет 621-813 тыс. вьетнамских донгов.

ОБЩИЕ ВЫВОД! И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Наиболее эффективным способом обмолота риса в условиях Вьетнама является стационарный обмолот на молотилках с аксиально-роторным МСУ, оборудованных лопастным ротором, планчатой декой и верх -ним кояухом с направляющими ребрами. Такие молотилки обеспечивают сочетание таких действий на рисостебельную массу, как прочесыва -ние, перетирание, перебрасывание и аксиальное перемещение, высокую интенсивность обмолота и сепарации, снижают вероятность скручива -ния вороха в жгуты, повышают пропускную способность, что в конеч -ном итоге обеспечивает стабильность технологического процесса об -молота риса.

2. С целью улучшения процесса захвата рисовой массы лопастью на входе ротора, расстояние от основания входа до самой низкой точки поверхности подбарабанья не должно быть больше половины радиуса ротора.

3. Для улучшения перемещения стеблей, интенсивного протека ния процессов обмолота и сепарации зерна в молотилке и обеспече -ния уменьшения потребной мощности молотильного ротора были обос -нованы оптимальные значения следующих углов:

- угла установки направляющего ребра,У = 18-20

- угла межпу плоскостью лопасти и осью ротора, сС0 =25-30°;

- угла между плоскостью лопасти и радиусом ротора, = 0°(при наличии угла загиба вершинной части лопасти 120-150

4.-Для обеспечения хорошего перебрасывания стеблей от лопасти к лопасти и улучшения перемещения стеблей в молотилке, густота расположения лопастей на роторе оказывается оптимальной при шаге лопастей =50-70 мм и ширине лопасти Ь >=70-80 мм

5. Установлена оптимальная плотность рисовой *ассы в моло -тильном зазоре, при которой обеспечивается высокая интенсивность обмолота и низкое удельное энергопотребление ротора. Такая плотность массы находится при соотношении подачи массы ^ и диаметра ротора 2) в следующих значениях: для В =0,3 м, оптимальная подача у =0,44-0,72 кг/с; для 1> =0,4 м, ^ = 1,0-1,1 кг/с; для!* « 0,5 м, =¿1,9-2,5 кг/с. Данное соотношение служит основой для обоснования оптимального диаметра ротора по заданной производи -тельности молотилки.

О . ЛИНс! молотильного ротора, при которой процесс обмолота зерна оаканчивается , составляет около одной трети общей длины ротора, необходимой для полной сепарации зерна. Чтобы довести сепарацию до 9ь % необходима длина ротора (0,9Ь+0,0о) м при./) = 0,3 м и (1,10+0,0о) м при!) =0,4 м, а при]) =0,о м -(1,66+0,05)м.

7. Молотильный аппарат с параметрами рабочих органов и режимами работы, указанными выше .практически не имеет недомолота и повреждения зерна при обмолоте. При этом расчетные удельные энергозатраты ротора составляют около 0,Ь кВт ч/т для всех диаметров ротора.

6. Из-за неравномерности подачи рисово$\массы при эксплуатации молотилок без питающего транспортера, фактическая потребная мощность молотильного ротора в 1,34 раза больше расчетной.

9. Предлагаемые молотилки обеспечивают экономию трудовых и материальных затрат на обмолоте риса. Годовой экономический эффект от их использования составляет 621-ЫЗ тыс.вьетнамских дон-

гов.

ПРВДЮШЕНШ ПРОИЗВОДСТВУ

1. С целью снижения затрат труда и повышения качества обмолота риса необходимо заменить молотилку "нам-хонг" .оборудованную бильным барабаном молотилкой М.Л) -0,6, агрегатируемой с двигателями такой же мощности 2,Ь кВт.

2. /¡ля полного учета потребности рисоводства Вьетнама в различных классах молотилок целесообразно разработать три группы молотилок с приведенной подачей массы от 0,5 до 3,0 кг/с по предлагаемым нами оптимальным параметрам и режимам работы. При этом с учетом тенденции развития производства наиболее предпочтительны средние молотилки с производительностью от 2,0-3,0 кг/с.

3. В существующих молотилках с аксиально-роторным МСУ, с целью повышения их производительности и качества работы надо установить оптимальные параметры и режимы работы рабочих органов

в соответствии с полученными результатами исследований.

Теоретическое и практическое значение выполненной работы далеко не исчерпывает рассматриваемые задачи. Целью дальнейшей работы является проведение более глубокого обоснования технологи -ческого процесса и параметров аксиально-роторного МСУ, совершенствования семейства молотилок для обмолота риса Вьетнама.

По теме диссертации опубликованы следующие работы автора:

1.Бак Куок Ханг. Алгоритм анализа зависимости целевого показателя от факторов при планировании эксперимента // Механизация и электрификация сельского хозяйства /ВКМЭСХ,- Ханой, 19ВЗ.--

№ 2.- С.41-49.

2.Бак Куок Ханг. Анализ поверхности отклика .по однофакторным

зависимостям методом параллельных сечений при планировании эксперимента// Механизация и электрификация сельского хозяйства/ВИжЗСХ.-Ханой, 1963.- № 3.- С.о£-оо.

3. Во Тхань Бинь, Бак Куок Ханг, До Гыу Хи. Результаты исследований основных параметров аксиально-роторного ;'ЛСУ при обмолоте риса сортов Вьетнама//Нзучтгый доклад за период 19ЬЗ-19Ьи/ЬК.^сгСХ.-Ханой, 19сэ,

4. Во Тхань Бинь, Бак Куок Ханг,До Гыу Хи. Молотилка с аксиально -роторным »¡СУ. Результата научных исследований и вопросы внедрения // Научный доклад на научной конференции Министерства сельского хозяйства СРВ по продовольственной программе.-Ханой , 19Ь6.

Б. Во Тхань Бань, Бак Куок Ханг, До Гыу Хи. Молотилка с аксиально-роторным МСУ // Результаты научных исследований в период

1<&1-!650 ,/БЯ.«сСХ.- Ханс?., 1990С.62-69.

и Ьа:' Куок Ханг, Ьгуен Тхе Донг. Метод определен'; и пор^с-*:Г:7Г- кср >п!иентов регресс;,!--; при композиционное планировании пт.с-рто !!"рчд:га Хартли и яркгшрвдм» р исследованиях процесса обколота гиса аксиально-роторным '.'!<>' // Технические науки/Наикональный Центр нпут-гм-- псч чедований Вьетнама Ханой, 1991.- » I.

7. оак Куок Ханг, Чан Дык Зунг.Результаты исследований пронесся ч^я^та и сепарал.ии риса аксиально-роторным .<!СУ//Научный г.огтт/окХаноР, 1591.

В. Бак Куок Ханг, Чан Дык Зунг. 0 методе исследования процесса обмолота риса аксиально-роторным МСУ //Сельское хозяйстве и пищевая промышленность,- Ханой, 1991.- .'? 3.- С.132-133.

9. Бак Куок Ханг, Чан Д,ык Зунг. Некоторые физико-механичес -кие свойства сортов риса, возделываемых во Вьетнаме. Деп. во ЗНШТ5И агропром.- УДК 633.18,631 .Ь2К 597.7)№ 1ЬВС-92.Деп.