автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Оптимизация параметров сельскохозяйственных бункерных устройств в условиях сводообразования сыпучих материалов

чДзово-Черноморская государственная агроинжэнерная академия

На правах рукописи

ПАХАЙЛО АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ БУНКЕРНЫХ УСТРОЙСТВ В УСЛОВИЯХ СВОДООБРАЗОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного

производства

Автореферат диссертации на. соискание ученой степени кандидата технических наук

Зерноград

1997

Диссертационная работа выполнена в Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии.

Научный руководитель - доктор технических наук

профессор БОГОМЯГКИХ В. А. Официальные оппоненты: доктор технических наук

ВАЛУЕВ Н. В.

кандидат технических наук • старший научный сотрудник КОМАРОВ Б. А.

Ведущая организация - Инженерный центр "Агротекс" Ставропольского научно-исследовательского института сельского хозяйства.

Защита состоится 4 июля 1997 года в 10 часов на заседании диссертационного совета К.120.13.01 при Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии по адресу: 347720. г. Зерно-град Ростовской области, ул.Ленина. 21.

Отзывы на реферат, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу Ученому секретарю диссертационного совета АЧГАА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АЧГАА.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук доцент х^^тси^— М. А. ЮНДИН

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Многие процессы сельскохозяйственного производства связаны с хранением, транспортировкой и переработкой сыпучих материалов, доля которых составляет около 60 % всех перерабатываемых грузов. Бункерные устройства являются составной частью большинства технологических операций сельскохозяйственного производства. Оки обладают рядом положительных свойств: простота конструкции, надежные эксплуатационные качества. Однако бункерные устройства обладают и существенным недостатком, приводящим к резкому снижению производительности сельскохозяйственных машин и оборудования. Это связано с тем, что сыпучие материалы при движении в полостях бункерных устройств способны образовывать сводчатые структуры, приводящие к частичному или полному прекращению истечения.

Затраты на осуществление мероприятий только по устранению простоев, вызванных сводообразованием сыпучих материалов, достигают 20 %...30% общих затрат на обслуживание бункерных устройств. Потери же от простоев дорогостоящих технолошческих линий и целых производственных комплексов достигают порой сотен и тысяч миллионов рублей.

С целью устранения сводчатых структур в полостях бункерных устройств применяются различного рода сводоразрушающяе приспособления. Однако их эффективность недостаточна, что вынуждает зачастую прибегать к использованию обслуживающего персонала, который с помощью различных примитивных приспособлений вручную разрушает своды. Это приводит к нарушениям охраны и гигиены труда и несчастным случаям.

Одна из основных причин неудовлетворительной работы бункерных устройств заключается в том, что при их проектировании не учитываются особенности движения сыпучих материалов, связанные с явлением сводообрззова-ния, что приводит к необоснованному выбору конструктивных и режимных параметров бункеров и сводоразрушающих устройств.

В связи с этим возникла проблема создания модели реальных сыпучих материалов, которая бы позволила описать с достаточной степенью точности процессы и явления, наблюдаемые при их движении в полостях бункерных устройств* а также разработать технические средства, интенсифицирующие процесс выгрузки сыпучих материалов из бункеров, сельскохозяйственного назначения.

Цель исследования - повышение технической надежности бункерных устройств сельскохозяйственного назначения.

Объект исследования - процесс истечения сыпучих материалов из полостей бункерных устройств сельскохозяйственного назначения.

Предмет исследования - выявление связей и закономерностей между явлениями» возникающими в объекте исследований.

Научная иопнзиа . Решение проблемы состоит в том, что впервые на основе вероятностно - статистической модели сыпучего материала описаны закономерности г«роцесса сводообразования при установившемся и неустановившемся режимах истечения; построены математические модели частоты сводообразования сыпучих материалов и производительности бункерных устройств, позволившие оптимизировать конструктивные и технологические параметры бункерных устройств сельскохозяйственного назначения.

Научная о практическая ценность работы состоит в том, что разработаны теоретические основы процесса сводообразования сыпучих материалов в бункерных устройствах; разработаны практические рекомендации для конструкторов и эксплуатационников по оптимизации конструктивных и технологических параметров бункерных устройств сельскохозяйственного !шна-'чения, позволяющие интенсифицировать процесс разгрузки сыпучих, материалов; разработаны и внедрены в хозяйствах Ростовской области технические средства, позволяющие в 1,8 .. 2,0 раза увеличить производительность бункерных устройств и улучшить их дозирующую способность.

На защиту выносятся следующие новые научные результаты :

- вероятностно-статистическая модель сыпучего тела;

- теоретические основы процесса истечения сыпучих материалов из полостей бункерных устройств;

- -алгоритм и методика расчета бункерных устройств сельскохозяйственного назначения.

В качестве рабочей научной гипотезы выдвинуто предположение о том, что интенсификация и улучшение процесса выгрузки сыпучих материалов из • полостей бункерных устройств может быть осуществлено пу тем оптимизации их конструктивных и технологических параметров на основе знания статических и динамических характеристик сводчатых структур, возникающих в полостях бункерных устройств в процессе их функционирования.

Апробация работы . Основные положения работы доложены и одобрены на научно-технических конференциях ВНИПТИМЭСХ. АЧГАА (г.Зерноград Ростовской области), СГСХА ( г. Ставрополь) в 1996.. .1997гг.

Публикации, По теме исследования опубликовано две монографии в изданиях ВНИПТИМЭСХ и один патент на изобретение.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав. Список использованной литературы включает 155 наименований. Работа изложена на 146 страницах машинописного текста с 13 таблицами, 22 рисунками. •

Содержаппе диссертации

1. Современное состояние теорий истечения сыпучих материалов из бункерных устройств сельскохозяйственного назначения

Первая глава посвящена анализу отечественных и зарубежных исследований по проблеме истечения сыпучих материалов из отверстий сосудов. Из. анализа следует, что эти исследования ведутся в трех направлениях. Первое направление опирается на общую теорию предельного равновесия сыпучего материала ( Р.П. Зенков ); второе - на теорию упругости сплошной среды ( Г. А. Гениев ); третье - на гипотезу сводообразовання, то есть способность частиц сыпучего материала образовывать сводчатые структуры ( В . А. Надеж-дин, Л. В. Гячев, В. А. Богомягких).

Каждое из указанных направлений имеет свои преимущества и недостатки. Однако теория истечения сыпучих материалов, опирающаяся на гипотезу сводообразовання, позволяет объяснить многие физические явления, наблюдаемые при функционировании бункерных устройств, с позиции стохастичносгн процесса истечения, которая наиболее адекватна реальному процессу.

В связи с этим возникла проблема создания модели реальных сыпучих материалов, которая бы позволила описать с достаточной степенью точности процессы и явления, наблюдаемые в сыпучих телах при их движении в полостях бункерных устройств с учетом явления сводообразовання.

Последнее предопределило следующие задачи исследования:

- построение вероятностно - статистической модели сыпучего тела;

- нахождение законов распределения моцентов образования и разрушения динамических сводов при установившемся и неустановившемся режимах истечения сыпучих тел;

- построение моделей частоты сводообразовання сыпучего материала и производительности бункерных устройств методами математической теории планирования экстремальных экспериментов;

- разработка алгоритма и методики расчета бункерных устройств сельскохозяйственного назначения;

- создание технических средств, интенсифицирующих и улучшающих разгрузку бункерных устройств сельскохозяйственного назначения.

Для решения поставленных задач в работе обоснована модель сыпучего тела, представляющая собой дискретный статистический ансамбль твердых частиц, случайная ориентация которых в пространстве определена гравитационной силой и граничными условиями бункера.

2. Законы распределения процесса свсдообразосапия при истечении сыпучих материалов из бункерных устройств сельскохозяйственного иаз-

Проиесс истечения сыпучих материалов сопровождается стохастическим процессом возникновения и разрушения динамических сводов по всей высоте потока в бункере как при неустановившемся, так и при установившемся истечении сыпучего материала. То есть процесс возникновения и разрушения динамических сводов случаен как по времени, так и по месту их возникновения и разрушения в бункере. При этом основными характеристиками этого процесса являются частота образования Л, и разрушения Ц динамических сводов.

Анализ результатов, полученных отечественными и зарубежными исследованиями, наши наблюдения за процессом сводообразования сыпучих материалов с помощью скоростной киносъемки позволили заключить, что частоты

Л и Ц зависят от следующих основных факторов: О - диаметра выпускного отверстия бункера; а - угла наклона стенок днища бункера к вертикали; ё - диаметра частиц сыпучего материала; № -относительной влажности сыпучего материала; С - относительной засоренности сыпучего материала.

Функции (Э/ б ,а, \у,с) и = Г 2 (О / й, а , с ) являются безразме-

рными величинами, зависящими от четырех безразмерных комплексов.

При неустановившемся истечении происходит стохастический процесс разрушения динамических ( неустойчивых ) сводов, возникших в полости бункера при его загрузке сыпучим материалом. Как показала скоростная киносъемка, процесс этот близок к стационарному марковскому процессу. Используя его основные свойства ( стационарность, ординарность и отсутствие последействия), определена вероятность разрушения всех имеющихся в бункере динамических сводов .

р0<0= [1-ехр(-^)3, (1)

а также время неустановившегося (переходного ) режима истечения

1 1

-■ и- . (2)

**

где а* - заданная вероятность.

Физический смысл параметра (Л - это средняя частота выхода доз сыпучего материала из бункера, или, что то же самое, средняя частота разрушения динамических сводов.

Если предположить, что в начальный момент времени при закрытом выпускном отверстии в бункере образовалось максимально возможное число да-

намических сводов П, то, если Не - высота бункера, а ^ - среднестатистическое значение стрелы динамического свода, то в формулах (1) и ( 2 )

• Не П =- .

£ ср

При определении закона распределения моментов образования динамических сводов при установившемся режиме истечения сыпучих материалов поток однородных событий рассмотрен также с позиции стационарного марковского процесса, обладающего стационарностью. В результате получено, что число моментов образования динамических сводов в бункере распределено по закону Пуассона:

■ Хл

Р(КД)=е , К = 0,1,2,______(3)

с математическим ожиданием, равным

М ( X ) = А- ' 1 . (4)

При этом промежутки времени между моментами образования динамических сводов распределены по показательному закону

-к-X

р(и,<г>= 1-е , (5>

а средняя длина этих промежутков времени равна 1 / X '

Закон распределения моментов образования и разрушения динамических сводов в произвольный момент времени при установившемся режиме истечения сыпучих материалов определен также на основе стационарных марковских процессов с теми же свойствами, что и в предыдущих случаях. Результаты теоретического решения показывают, что математическое ожидание числа динамических сводов, имеющихся в бункере (как образующихся, так и разрушившихся) в произвольный момент времени распределено по показательному закону

* X - {1 . I X м (Х)-Щп-(1-е ) =-(б)

Ц

Причем это распределение является стационарным и находится в состоянии статистического равновесик. Частота образования X и частота разрушения (Л ,-инамических сводов для каждого сыпучего материала вполне конкретны и зависят от его физико- механических свойств и конструктивных параметров бункера.

Непрерывность и устойчивость истечения сыпучего материала наблюдается, если X = ¡Л. Если X >|1 , то происходит накопление неразрушившихся динамических сводов, приводящих к полному прекращению истечения сыпучих материалов то бункерных устройств. Если Х< ¡Л', то бункерное устройство таково, что в нем своды не возникают. Таких бункеров в природе не существует, так как процесс сводообразования есть естественный процесс, свойственный сыпучему материалу, находящемуся в объеме полости бункерного устройства.

Таким образом, основными характеристиками законов распределения, описывающими неустановившийся и установившийся режимы истечения сыпучих материалов, являются частота образования X динамических сводов и

частота их разрушения р. , которые зависят как от физико-механических свойств сыпучих материалов, так и от конструктивных параметров бункерных устройств.

¡. Методика экспериментальных исследований,

Целью экспериментальных исследований явилась проверка основных допущений теоретических предпосылок процесса сводообразования сыпучих материалов.

В связи с этим экспериментально решались задачи:

- определение физико-механических свойств исследуемых в работе сыпучих материалов;

- проверка статистических гипотез о законах распределения процесса сводообразования сыпучих материалов при их истечении из бункерных устройств сельскохозяйственного назначения;

- определение основных факторов, влияющих на процесс истечения сыпучих материалов;

- построение математических моделей производительности бункерных устройств и частоты пульсации сыпучих материалов.

Методика определения физико-механических свойств сыпучих материалов предусматривала определение гранулометрического состава, относительных влажности я засоренности сыпучих материалов, коэффициентов внутрен-

него и внешнего трений сыпучего матери&та, а гакже его оСьемной массы. Определение указанных свойств сыпучего материала осуществлялось по известным, утвержденным ГОСТом, методикам.

Проверка основных допущений теории сводообразования сыпучих материалов проводилась по классической методике провер ен статистических гипотез.

Для решения поставленных задач в работе использовался метод планирования экстремальных экспериментов.

Выбор этого метода обусловлен тем, что он позволяет построить математические модели как для производительности бункерных устройств, так и для частоты «золообразования сыпучих материалов, истекающих из послед-1ШХ.

В работе используется О-огггамальный план Бокса, обладающий тем преимуществом, что минимизирует дисперсию оценок коэффициентов регрессии и одновременно дает максимальную точность в предсказании значений целевой функции.

С экспериментальной точки зрения О-оптимальный план Бокса обладает тем преимуществом, что предполагает варьирование факторов только на трех уровнях вместо пяти, как у ротатабельных, ортогональных и других планов. Это создает благоприятные условия при разработке экспериментальной установки, упрощает и удешевляет ее конструкцию, сокращает время проведения экспериментов и позволяет повысить точность результатов исследований.

При построении математических моделей производительности бункерных устройств и частоты сводообразования сыпучих материалов выбраны критерии оптимизации ( функции отклика) g и Х-

После получения адекватных математических моделей производительности бункеров и частоты пульсации сыпучих материалов производят оптимизацию объектов исследования. С этой целью определяют координаты оптимума поверхности отклика и изучают ее свойства в окрестностях оптимума.

В работе обосновываются основные факторы, влияющие на процесс истечения сыпучих материалов, с помощью теории размерностей. К ним отнесены: диаметр ( условный ) частицы, сыпучего материала, влажность и засоренность сыпучего материала, угол наклона дншца бункерного устройства.

Для проведения экспериментальных исследований использованы приборы и оборудование, позволяющие синхронно записывать результаты наблюде-г1йй в поперечных сечениях бункерного устройства. При этом основной акцент 5ыл сделан на запись времени истечения ( производительности бункера ) сы-1учего материала и частоты образования (по времени) динамических сводов в побом поперечном сечении бункера по его высоте. Были использованы: ско-гасткая кинокамера СК -I; осциллограф Н - 700; установка ТМ - 21 для определил статических и динамических (кинематических) углов трения сыпучих

материалов; весы типа ВИЦ; пикнометр для определения плотности сыпучих материалов и др.

Производилась расшифровка кадров скоростной киносъемки для соответствующих поперечных сечений бункера.

4. Результаты экспериментальных исследований

При проверке гипотезы о законе распределения моментов образования динамических сводов при установившемся истечении сыпучих материалов в качестве сыпучего материала выбран горох, фнзико - механические свойства которого следующие: относительная влажность - V» - 14.4 % ; относительная засоренность - с = 6. 2 % ; условный диаметр часшц 6.8 мм; диаметр выпускного отверстия бункера -1>= 85мм; угол наклона стенок днища бункера к вертикали - а = 45

Кроме гороха в экспериментальных исследованиях использовались следующие сыпучие материалы ( табл. 1)

Таблица 1

Основные физика - механические свойства зернистых сыпучих материалов_

Кп/п Материал Относительная Объемная масса Условный

влажность % У, т/м3 диаметр частиц

ё, мм

1 Пшеница 10-35 0.850-0.650 3.9

2 Ячмень 10-35 0.750-0.450 4.7

3 Гречиха 10-35 0.720-0.540 2.6

4 Рис 10-35 0.640-0.440 3.8

5 Кукуруза (зерно) 10-35 0.820-0.680 7.6

6 Подсолнечник 10-35 0.420-0.270 4.9

7 Сорго 10-35 0.460-0.290 2.7

С целью разработки регрессионных зависимостей, характеризующих математические модели производительности бункерных устройств и частоты сводообразования сыпучих материалов, был использован трехуровневый план

. 2'° порядка Бокса для четырех факторов (Ов / сЗ, с, и а) .В результате были получены следующие уравнения:

а) математическая модель для времени истечения ( производительности

бункера)

*>« = 157,13484 - 44,61495 ' Бе / й - 14,51241/ а - 1,4792 ' С + 12,79248 " W + +2,93855Б»/<3 + 71,76393 'а2 + 0,16741 С2-0,02087 ' \У2-9,64932 0,/с1'а + + 0,12285 Б,/й■ С 1,03772Ц,/<3'-0,26421 а "С +1,94168'а -0,09091 " •С-\У; ' (7)

б) математическая модель частоты «золообразования сыпучего материала

Я = 2,42303 - 0,89396 О, / <1 + 1,36109' а + 0,01766 С + 0,21423' \У + 0,05224 • (О, /д)г - 0,54377 а2 - 0>00149С2 - 0,00283 • V/2 +0,10152 Бв / <1" а + 0,00101' О в/У с-0,01 Бв/У' \У - 0,0239 а' С + 0,01692 ' а' V/ - 0,00083' С ЛУ; ( 8)

Расчетные данные, полученные с помощью уравнения ( 7 ), хорошо согласуются с экспериментальными. Так, например, для опыта, проведенного для Ов / ё = 35 / 6,8 ; а = 30°; С = 10 % ; \У = 22,5 % , время истечения сыпучего материала из бункера равно 157 с. В результате эксперимента, , соответствующего этим значениям факторов, средняя величина времени истечения равна ^пп- = 153с, то есть относительная ошибка эксперимента составляет менее 3 %.

Расчетное значение X по уравнению ( 8 ) равно 0,40842 с1 при а = 60°; Вв / (3 = 85 / 6,8; С - 10 %; У/ - 22,5 %. Среднее значение X, полученного экспериментальным путем, равно 0,40598 Гц, то есть относительная ошибка эксперимента также не превышает 5%.

Таким образом, формулы ( 7 ) и ( 8 ) достаточно точно описывают процесс сводообразования сыпучих материалов при их движении в полостях бункерных устройств.

Расчет бункерных устройств сельскохозяйственного назначения предполагает определение их оптимальных технологических или конструктивных параметров. В первом случае по известным конструктивным параметрам бункера определяют его оптимальную производительность, время истечения и частоту пульсации сыпучего материала. Во втором - по заданному рас» оду сыпучего материала определяют конструктивные параметры бункера, что дает возможность разработать стратегию конструирования сводоразрушающих устройств, интенсифицирующих разгрузку сыпучих материалов, и оптимизировать нх дозирование в различных технологических процессах сельскохозяйственного производства.

С целью оптимизации этих параметров уравнения ( 7 ) и ( 8 ) были приведены к каноническому виду, для чего были определены координаты нового центра в старых координатах. После подстановки координат нового центра а уравнения регрессии ( 7 ) и ( 8 ) определены параметры оптимизации 1 „ в 2,47313 с и = 0,42 Гц, а также коэффициенты уравнений регрессии в канонической форме, являющиеся поверхностями отклика. Анализ последних проведен с помощью двумерных сечений, характеризующих время истечения сыпучего материала из бункера при различных значениях Бз / <1, а, с и а также

частоту сводообразования для этих же четырех факторов. ( Получены линии равного времени истечения сыпучего материала и лишш равной частоты сводообразования сыпучего материала ) (рис. I и 2 ) - частные примеры.

При определении уравнений регрессии С 7 ) и ( 8 ) использованы данные результатов экспериментальных исследований 24 опытов в трех повторностях.

Данные опытов фиксировали моменты образования динамических сводов в любом поперечном сечении бункера по всей его высоте.

Двумерное сечение поверхности отклика, характеризующей время истечения сыпучего материала из бункера при х2 = - 0,25938 и хз = 0,22276 ( показаны линии равного времени истечения )

рис.1

Двумерное сечение поверхности отклика, характеризующей частоту сводообразования сыпучего материала при х2 = 0,64652 и х3 = - 0,31195 ( показаны линии равной частоты сводообразования )

рис.2

Из анализа следует, что основными факторами, определяющими процесс истечения сыпучих материалов из бункера, являются: отношение диаметра выпускного отверстия к диаметру частиц сыпучего материала ; относительна« влажность и засоренность сыпучего материала; угол наклона нижней части бункера к вертикали. Увеличение отношения Оа / <1 увеличивает производительность бункера, а увеличение относительной влажности сыпучего материала на 10 %» о засоренности в пределах от 0 до 10 % соответственно уменьшает производительность бункера на 15 % и 6 - 8 % .Объясняется это увеличением коэффи-

циентов внутреннего н внешнего трения. Увеличение угла наклона стенок днища бункера приводит к уменьшению производительности бункерного устройства

Увеличение влажности сыпучего материала повышает частоту образования динамических сводов. Объясняется это тем, что с повышением влажности увеличиваются коэффициенты внутреннего и внешнего трения, что ведет к повышению вероятности сводообразования. Увеличение Ов / с! уменьшает частоту сводообразования, так как уменьшается вероятность образования динамических сводов. Увеличение угла наклона стенок днища бункера к вертикали приводит к увеличению частоты сводообразования, достигая максимального значения при а = 45°. При дальнейшем увеличении угла а частота сводообразова-. ния уменьшается. Увеличение засоренности сыпучего материала в пределах 0 -10 % увеличивает частоту сводообразования.

Полученные модели времени истечения и частоты сводообразования позволяют оптимизировать процесс истечения сыпучих материалов из бункерных устройств сельскохозяйственного назначения по. известным физико - механическим свойствам реального сыпучего материала и конструктивным параметрам бункера, а формулы (7 ) и ( 8 ) положены в основу методики расчета технологических параметров бункеров.

Построенные математические модели времени истечения и частоты сводообразования сыпучих материалов позволяют также оптимизировать конструктивные параметры бункеров по известным физико - механическим свойствам сыпучих материалов. Эти модели также позволяют разработать стратегию проектирования сводоразрушающих устройств, интенсифицирующих и улучшающих дозирующую способность бункеров. Последнее .заключается в том, что частота колебаний активного элемента сводоразрушагащего устройства должна быть равна среднестатистическому значению частоты возникновения динамических сводов в бункере, а его амплигуда колебаний должна быть равна среднестатистической стреле динамических сводов. Место установки в бункере сводоразрушающего устройства - это '/3 Нб, считая от плоскости его выпускного отверстия, то есть в зоне бункера, где наиболее вероятно образование динамических сводов.

5. Экономическая эффективность шедреиия результатае исследований (на примере сводоразрушающего устройства для емкости, предназначенной для временного хранения отходов семян сорго)

В процессе работы в емкостях, предназначенных для временного хранения отходов семян сорго, возникают статически устойчивые своды. Они препятствуют свободному выходу отходов сорго в транспортное средство и тем самым снижают их производительность, примерно , в 1,5 ... 2,0 раза. В прои-

зводственных условиях разрушение этих сводов производят вручную с помощью шеста или лопаты или обстукиванием дншца емкости кувалдой. Однако такой способ разрушения сводов связан с нарушением правил техники безопасности и гигиены труда.

В ц&мх устранения статического сводообразования в емкостях для временного хранения отходов семян сорго и улучшения труда обслуживающего их персонала в этих емкостях устанавливаются сводоразрущающие устройства..

Результаты теоретических и экспериментальных исследований настоящей работы реализованы в конструкции сводоразрушающего устройства для бункера отходов семян сорго завода "Зерноградский " Зерноградского района Ростовской области, схема которой показана на рис.З.

Устройство состоит из рамы 1, на которой последовательно крепятся двигатель 2 и понижающий обороты редуктор 3, получающий вращение от двигателя через клиноременную передачу 4. На валу редуктора, внутри конической части бункера 5, крепится активатор б в виде упругого элемента, представляющего собой трос.

Расположен активатор в конической части бункера - в зоне, где возннк-новенне статически устойчивых сводов наиболее вероятно.

Частота вращения троса 6 выбрана из расчета величины периода возникновения сводов.

Включение активатора производят в случае прекращения истечения сыпучего материала.

Работает сводоразрушаюшее устройство следующим образом. При возникновении статически устойчивого свода из отходов семян сорго истечение последних прекращается. Чтобы этого не происходило, включается привод тросового активатора, сообщающий последнему вращательное движение. При своем вращении трос разбивает (разрушает ) образовавшийся с-тгически устойчивый свод и тем самым создает условия стабильного истечения сыпучего материала га выпускного отверстия бункера Частота вращения тросового активатора п= 25 * 60 и соответствует Я. г 0,95 Гц.

Проводится сравнительный экономический расчет транспортировки отходов семян сорго при их выгрузке из бункера без сводоразрушающего устройства и со с водоразрушающим устройством.

Результаты расчета показали : годовой экономический эффект - 721000 рублей; окупаемость устройства = б месяцев { экономический эффект дан в ценах Ьсв. 1997 года).

Схема сводоразрушающего устройства

рис.3

Выводы и рекомендации

В работе разработаны теоретические основы оптимизации разгрузки сыпучих материалов из бункерных устройств сельскохозяйственного назначения , которые представляют собой дальнейшее развитие одного из разделов земледельческой механики.

На основе полученных закономерностей разработаны технические средства, интенсифицирующие и улучшающие процесс разгрузки сыпучих материалов.

Найденные теоретические закономерности процесса истечения сыпучих материалов и разработанные технические средства, интенсифицирующие этот процесс, составляют основу теоретического обобщения к технического решения нау шой проблемы в области механизации сельскохозяйственного производства , имеющей важное народнохозяйственное значение.

1. Впервые построена вероятностно - статистическая модель сыпучих материалов, на основе которой разработан новый метод исследований механики сыпучих тел, позволяющий рассматривать процессы и явления, наблюдаемые в бункерах, с точки зрения стохастичности их протекания.

2. Описаны закономерности процесса сводообразования сыпучих материалов а бункерах при различных режимах истечения. Найденные закономерности позволили определить основной параметр, характеризующий процесс истечения сыпучих материалов из бункерных устройств - частоту сводообразования.

3. Установлено влияние основных факторов ( диаметра выпускного отверстия бункера, диаметра частиц сыпучего материала, относительных влажности и засоренности сыпучего материала, угла наклона нижней части стенок днища бункера к вертикали ) на частоту сводообразования.

На основе этих исследований построена математическая модель частоты сводообразования, описывающая процесс сводообразования в зависимости от физико-механических свойств сыпучих материалов и конструктивных параметров бункеров и позволяющая оптимизировать дозирующую способность бункеров.

4. Определены основные факторы, влияющие на производительность бункеров. К ним относятся : отношение диаметра выпускного отверстия бункера к условному диаметру частицы сыпучего материала, относительные влажность и засоренность сыпучих материалов, угол наклона стенок днища бункера к вертикали.

5. На основе полученных моделей производительности бункерных устройств и частоты сводообразования сыпучих материалов разработаны методики рпечета оптимальных технологических и конструктивных параметров бункеров, учитывающие основные физихо-механические свойства реальных зернистых сыпучих материалов и конструктивные параметры бункеров.

6. Разработано устройство для предотвращения сводообразования материала в бункере. Данное устройство внедрено на заводе сорго "Зерноградский " Зерноградского района Ростовской области.

7. Установлен диапазон частот сводоразрушающих устройств для исследуемых в работе сыпучих материалов. Он находится в пределах 0< V < 10 Гц.

8. Сводоразрушающие устройства устанавливаются на 1 / 3 Нб высоты бункера, считая от плоскости его выпускного отверстия.

9. Годовой экономический эффект на одно устройство в ценах на 1кв. 1997 года составляет 721000 рублей, а его окупаемость не превышает шести месяцев.

Основные положения диссертации опубликованы в двух монографиях в соавторстве общим объемом 15 печ. листов.

1. Теоретические основы расчета сводоразрушающих устройств бункеров сельскохозяйственного назначения.-Зернаград: ВНИПТИМЭСХ ,1997. - 124 с.

2. Обоснование параметров и режимов работа бункерных дозирующих •систем сельскохозяйственных машин и установок. - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ,1997.- 126 с.

Подписано к печати 20.05.97. Формат 60x84 1 /¡6. Объем 1 пд. Тираж 100 экз. Заказ 7-97. Бесплатно.

Печатно-множи тельная группа ВНИПТИМЭСХ