автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Параметры процесса сухой очистки корнеплодов шнековым сепаратором

Бычков Александр Владимирович

ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА СУХОЙ ОЧИСТКИ КОРНЕПЛОДОВ ШНЕКОВЫМ СЕПАРАТОРОМ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства (по техническим наукам)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

15 МАЙ 2314

Ростов-на-Дону - 2014

005548378

005548378

Работа выполнена в федеральном I осударственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет» (ФГБОУ ВПО «Кубанский ГА У»)

Научный руководитель: Фролов Владимир Юрьевич

доктор технических наук, профессор , зав. каф. «Механизации животноводства и безопасности жизнедеятельности» ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»

Официальные оппоненты: Семенихин Александр Михайлович

доктор технических наук, профессор, каф. «Механизация и технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет» г. Зернограде

Орлянский Александр Викторович

кандидат технических наук, доцент, декан факультета «Механизации сельского хозяйства» ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»

Ведущая организация: ГНУ «Северо-Кавказский научно-исследовательский

институт животноводства» (СКНИИЖ), г. Краснодар

Защита диссертации состоится «10» июня 2014 г. в 14е2 часов на заседании диссертационного совета Д 212.058.05 при ФГБОУ ВПО «Донской государственный технический университет» по адресу: 344010, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1, ауд. 252.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО ДГТУ и на официальном сайте www.donstu.ru

Автореферат разослан «50» 2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Борисова Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В процессе производства и приготовления кормов важное место занимает использование рахпичных кормовых смесей с применением в качестве компонента корнеплодов. Они повышают продуктивность животных, так как содержат много витаминов, сахара и микроэлементов. Корнеплод как кормовая культура в последнее время привлекает все большее внимание хозяйств Краснодарского края. В среднем в корнеплодах содержится 23 % сухого вещества, из которых 12 % составляет сахар. Их использование в рационах позволяет повысить продуктивность животных в среднем до 15 % .

Одной из основных операций при подготовке корнеплодов к скармливанию является их очистка от почвы. Загрязненность корнеплодов, колеблющуюся в пределах 7...28 %, можно классифицировать на группы: Тяжелые примеси (камни, куски металла и т. п.), связанная почва и легкие примеси (солома, растительные остатки).

Решение данной задачи содержит в себе источник роста продуктивности животных, повышения ресурсосбережения и может быть обеспечено за счет совершенствования существующих машин или создания новых. В связи с этим возникает необходимость разработки нового технического средства, обеспечивающего высокоэффективную очистку корнеплодов и имеющего более широкие технологические возможности.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с госбюджетной темой Кубанского ГАУ «Совершенствование ресурсосберегающих машинных технологий, повышение надежности машин и эффективности использования машинно-тракторного парка» на 2011-2015 гг. (ГР№ 01.200606833).

Цель исследования - совершенствования процесса сухой очистки с разработкой ресурсосберегающего шнекового сепаратора и обоснование конструктивно-режимных параметров.

Объект исследований - технологический процесс сухой очистки корнеплодов от почвенных примесей очистителем корнеплодов.

Предмет исследований - аналитические и экспериментальные зависимости сухой очистки корнеплодов очистителем.

Методика исследования. Аналитические исследования по определению основных параметров очистителя шнекового типа для сухой очистки корнеплодов, методы теоретической механики, аналитической геометрии и математического анализа. Экспериментальные исследования проводились с использованием как классического метода проведения однофакторного, так и теории планирования многофакторного экспериментов, обработка и анализ результатов методами математической статистики.

Рабочая гипотеза: использование очистителя корнеплодов с параллельно расположенными шнеками и навивкой выполненной в виде роликов закрепленных на осях позволит активизировать процесс сухой очистки корнеплодов за счет вращения шнеков во встречном направлении с различной угловой скоростью.

Научную новизну представляют:

- математическое описание процесса очистки корнеплодов от примесей с учетом размерных характеристик корнеплодов, аналитические зависимости процесса сухой очистки корнеплодов, позволяющие определить конструктивно - режимные параметры очистителя корнеплодов, его производительность потребляемую энергию.

- выявлены закономерности технологических показателей очистки корнеплодов при вариации конструктивно режимных параметров шнекового сепаратора.

- установлены зависимости на затраты мощности, пропускной способности и коэффициента очистки корнеплодов от кинематического режима, длины зоны очистки, диаметра шнеков и шага шнековой навивки.

-новый способ сухой очистки корнеплодов предусматривающий использование принципиально нового очистителя выполненного в виде двух параллельно расположенных шнеков имеющие встречное вращение с навивкой в виде роликов закрепленных на осях.

Практическая ценность исследований:

- предложен ресурсосберегающий технологический процесс сухой очистки корнеплодов, позволяющий снизить энергоемкость, металлоемкость, затраты воды при высокой степени сухой очистки материала;

- методика расчета основных конструктивно-режимных параметров очистителя корнеплодов для сухой очистки материала;

- результаты исследований могут быть использованы проектными институтами, КБ, сельхозтоваро производителями и учебными заведениями при проектировании и эксплуатации предприятий по производству кормов.

Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на изобретение №2397633 РФ.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований прошла в хозяйствах Краснодарского края ЗАО «Алексе-етенгинское» Тбилисского района, ООО «Автобан-СП» Северского района.

Результаты исследований используются в учебном процессе факультета механизации при выполнении курсового и дипломного проектирования.

Личный вклад автора. Автором разработаны основные теоретические предпосылки работы, проведены экспериментальные исследования, разработана программа и методика исследований, осуществлены эксперименты и обработка их данных.

Основные положения, выносимые на защиту:

-конструктивно-технологическая схема очистителя корнеплодов с параллельно расположенными шнеками и навивки, выполненной в виде шариков;

- аналитические зависимости по обоснованию конструктивно-режимных параметров очистителя корнеплодов;

- экспериментальные зависимости показателей работы очистителя корнеплодов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-технических конференциях Ставропольского ГАУ (г.

Ставрополь, 2007), Кубанского ГА У (г. Краснодар, 2009, 2011); на научно-практических конференциях факультета механизации Кубанского ГА У по итогам НИР (г. Краснодар, 2009-2011). Результаты исследований отмечены дипломом за лучший доклад на научно-практической конференции факультета механизации сельского хозяйства по итогам НИР в 2010. «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» и почетной грамотой департамента сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в пятнадцати научных работах, в том числе в семи изданиях, рецензируемых ВАК РФ. Получен патент на изобретение. Общий объем публикаций составляет 3.5 п.л., из них на долю автора приходится 2,45 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка используемых источников и приложений. Работа изложена на 131 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунок, 16 таблиц. Список используемых источников включает 111 наименований, в том числе 3 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована цель исследований, представлены основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Современное состояния машинного обеспечения сухой очистки корнеплодов. Цель и задачи исследования» изложена актуальность и перспективы использования корнеплодов в кормлении животных, особенности процесса очистки корнеплодов, проведена оценка и краткий анализ технических средств используемых очистителей корнеплодов.

Большой вклад в создание очистителей корнеплодов, в теорию и практику процессов очистки внесли следующие ученые: В.П. Горячкин, И. П. Бабко, М. Ф. Бурмистрова, В. Д. Вазин, Г. В. Веденяпин, Н. И. Верещагин, Г. Р. Винтерле, Б. А. Гайворонский, С. М. Доценко, И. В. Злыгостев, JI. П. Карташов, A.A. Катков, Н. Н. Колчин, Е. А. Смехунов, В. М. Рязанов, В. Н. Синявскийи многие другие.

На основании проведенного анализа поточных технологических линий (ПТЛ) разработана классификация (рис. 1), позволяющая наметить перспективные направления при создании и совершенствовании средств сухой очистки корнеплодов.

Сложность очистки корнеплодов создает необходимость исследования реальных процессов, происходящих в очистителе корнеплодов, с помощью построения математических моделей.

В связи с этим наибольший интерес, с точки зрения снижения затрат и повышения качественных показателей процесса очистки корнеплодов, представляет устройство для очистки корнеплодов от примесей (патент № 23997633 РФ).

Таким образом, возникает потребность в разработке шнековых рабочих ор-гановс навивкой, выполненной в виде полусфер, обеспечивающих высокое качество очистки корнеплодов, при снижении энергоемкости и затрат труда на выполнение процесса очистки.

Рис. I - Схема классификации ПТЛ послеуборочной очистки корнеплодов

Цель работы сформулирована с учетом актуальности проблемы.

Для достижения цели исследования поставлены следующие задачи:

• на основе анализа существующих конструкций очистителей корнеплодов и технологий очистки, выявить рациональный способ отделения различных примесей от корнеплодов;

• теоретически обосновать параметры очистителя корнеплодов сухой очистки и получить аналитические выражения для расчета конструктивно-режимных параметров;

• экспериментально оценить достоверность теоретических положений и обосновать оптимальные значения параметров устройства;

• провести производственную проверку, дать экономическую оценку выполненным исследованиям;

• разработать методику расчета очистителя корнеплодов при сухой очистке материала.

Во второй главе «Теоретические предпосылки процесса сухой очистки корнеплодов шнековым сепаратором» изложены результаты теоретических исследований очистителя корнеплодов. Проведено теоретическое исследование конструктивных особенностей очистителя. В основу процесса отделения комков почвы от корнеплодов с помощью рабочего органа шнекового сепаратора положен принцип последовательного разрушения комков при их одновременном поступательном и вращательном (вокруг своей оси) движении.

При работе устройства комки почвы и корнеплоды перемещаются по удлиненной циклоиде- трохоиде, что обеспечивается вращением шнеков с различной угловой скоростью.

Л ■ - Ц г- Л

(Я?'

5 ф ф ф

^ О о о о о о о о

О О О--

О О

\ мЛ. д. .

'"о о Ъу ОЧ_/ О <3 оооооооос

О О О О О о о о

(С

4 И ' ¥

Рисунок 2 - Схема устройства для очистки и сепарации корнеплодов

Для обеспечения нормальной работы устройства необходимо, чтобы выполнялось следующее условие:

(1)

Л = — > 1,

со.

гдеА -показатель кинематического режима;со2 - угловая скорость вращения быстроходного шнека, с"';<0| - угловая скорость вращения тихоходного шнека, с" ;

Пропускная способность очистителя определялась в общем виде:

V = с^<рзап(^ ■ рк + -рп) , (2)

где /ч-- площадь поперечного сечения корнеплода, м" ; Г„— площадь поперечного сечения примесей, м2: рк- средняя плотность корнеплодов, кг/м3 ; р„- средняя плотность примесей , кг/м3 ; а> - частота вращения комков и корнеплодов в осевом направлении, с"1; I - шаг шнековой навивки, м; фзап- коэффициент заполнения рабочего пространства ф =0,9.

Площадь поперечного сечения Г можно выразить как плошадь равносторонней трапеции с основаниями, равными Вср. Д.$'и сторонами, равными /? = у, расположенными друг к другу под углом 2аср

Радиус сторон шнеков определен через размерные характеристики корнеплодов и, в частности, длину корнеплодов:

> (3)

¿¿=1'"I

где п - количество фракций; / - длина корнеплодов в каждой из фракций, м; /?71— масса корнеплодов каждой фракции.

В этом случае площадь поперечного сечения рабочего пространства рабочего органа будет равна:

(4,

Основными параметрами шнеков является диаметр шаг винтовой линии высота витка и зазор между смежными шнеками. С увеличением диаметра и зазора между шнеками возрастает захватывающая способность шнеков. Эти параметры должны выбираться из условия протаскивания примесей и отсутствия защемления корнеплодов (рис. 3);

№ .V

Рис. 3 - Схема взаимодействия шнеков с корнеплодом

с!кс05ф^-А5 ^ ^ > Лпс05фп-Д5 1-СОЭфк Ш 1-С08фп

где с1к и с1п — соответственно диаметр корнеклубнеплода и толщина примесей (растительные остатки, почвенные комки и др.), мм; ц>к и <р„ -соответственно угол трения по поверхности шнека корнеклубнеплода и отделяемых примесей, град.; Д5- зазор между шнеками, мм.

При проектировании шнеков очень важно определить их оптимальную длину £тр, которая складывается из длин отдельных участков.

При достаточной длине зоны очистки несколько повышается степень очистки, однако увеличивается повреждение клубней, а кроме того, и габариты машины. При малой длине снижается степень очистки. Пропускная способность

очистителя определяется массой (}0 исходного материала, поступающего в единицу времени, и содержанием в нем почвенных остатков А0.

Количество корнеплода единичным слоем определяется величиной

ин=йср(ьрс ,кг/с (6)

где с1(рС - средний диаметр клубня в сортируемой массе. Частота вращения корнеплодов определяется:

2 л 7

к Т

где и)к-частота вращения корнеплода, с_1;г — шаг витка шнека, м;£>ш - диаметр шнека, м;

Для характеристики работы соответствующего участка зоны очистки используем интенсивность пропускной способности данного участка^, определяемую весом почвенных остатков, которые могут проходить в одну секунду через один погонный метр длины зоны очистки.

Величина д. характеризуется выражением

д. = (3)

^ М0

гдег/Л/-масса почвенных остатков, выделяемых на участке поверхности длиной <Лтр; и - отношение площади зазора между шнеками данного участка к площади всего зазора.

Для получения высокого качества очистки необходимо стремиться к тому, чтобы корнеплоды располагались в зоне очистки высотой в один элементарный слой, т. е. в один корнеплод, и не заполняли всю рабочую поверхность. В этом случае зона очистки будет работать в условиях неполной нагрузки, что можно выразить соотношением.

Решением уравнения (9) является зависимость

-ин1п (1 - = ВсрЬцМ0 (9)

Из размерно-весовых вариационных диаграмм корнеплода при последовательном выделении примесей имеем

Мг = (]о?0гтм; (Ю)

Мо = 0о|^м( (П)

где количество примесей, которые должны быть выделены в зоне очистки.

Подставляя значениям! нМ0в уравнение (10) и учитывая, что^ = 9, после преобразований получаем выражение для определения длины зоны очистки.

= _,1п(1-гтн) (]2)

ЦмРом

где <7 - удельная пропускная способность, кг-м; г тм - теоретический коэффициент очистки корнеплодов; Ром- удельная интенсивность пропускной способности участка очистки;цм - отношение шага витка шнека к длине шнека.

Для эффективной сепарации почвы зазоры между смежными шнеками должны быть достаточно большими, но не более диаметра мелких корнеплодов.

Пропускная способность очистителя можно определить по выражению

^(ВсР + 5)(§^)^Арфзап, (13)

где Вср - средняя ширина корнеплода;^ - зазор между шнеками, м;^- длина корнеплода каждой фракции, кг;а>- частота вращения корнеплода, с-1 ;Ош - диаметр шнеков, м;? - шаг витка шнеков; р - плотность корнеплодов, кг/м3;

Полезная мощность, потребная для привода очистителя, расходуется на перемещение корнеплодов вдоль оси шнеков и на преодоление трения материала о навивку шнеков.

Мощность на перемещение корнеплодов вдоль оси шнеков определяется;

+ + (]4)

где Q - пропускная способность мойки в т/ч;/? - радиус шнеков, м;оо- угловая скорость тихоходного шнека, с~';/.тр - длина шнеков, м;А- показатель кинематического режима;<рзаГ1- коэффициент заполнения^ - объемная масса корнеплодов, Н;Г| - к.п.д. передачи (0,87).

Мощность, затрачиваемая на преодоление трения материала о навивку

шнека:

Л/2 = 0.01^, (15)

где Рур- сила трения груза о поверхность витка шнека, определяется по уравнению (17):

/Vр = /2 (Сс + т соб /? соэ (р~) (16)

где Сс- центробежная сила, возникающая вследствие вращения груза в шнеках;»?-масса груза, находящегося на шнеках.

Мощность на привод шнеков определялась как:

Ы0 = (17)

1п

где (рзап - коэффициент заполнения шнеков; т)л - к.п.д. подшипников вала шенка.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» приведено описание экспериментальной установки, представлена методика проведения отсеивающего и планирования экстремального экспериментов.

На основе литературных источников и теоретических исследований установлено, что существенное влияние на процесс сухой очистки в предложенном очистителе корнеплодов шнекового типа оказывают следующие факторы: показатель кинематического режима X; диаметр шнеков Ош, м; шаг шнековой навивки/, м; длина рабочей зоны очистки корнеплодов/_тр, м. Для определения влияния выбранных факторов на стабильность рабочего процесса машины реализован план полного факторного эксперимента 23.

В качестве критериев оптимизации изучаемого объекта выбраны: энергоемкость - N (отклик У]), пропускная способность (отклик У2), степень очистки (отклик Уз)

Исследование проводилось на экспериментальной установке (рис. 4).

.' $ 8 & # £8 £ £ А

Г5...........

Рис. 4 - Общий вид очистителя корнеплодов

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований и их анализ» представлены результаты экспериментальных исследований очистителя корнеплодов шнекового типа в зависимости от конструктивно-режимных параметров и дан их анализ.

После обработки результатов эксперимента получены адекватные математические модели, которые имеют вид:

- для энергоемкости:

Л/=2265,634 + 266,7018/. - 40553,155£ш - 1589,38/- 860,652/,^+ 7,5 Юш+ + 0,125А/,тр + \25DJ - 0,625/1^ - 59,1619 Я2 + 116857,62£>ш2 + + 1149,5238/2 + 290,2381^;

- для пропускной способности:

2=-10766,546 - 1032,7Х + 185133,33£>ш + 6254,88/+ 3407,4471то+ + 13332,51 Ош++ 3384,25X7+ 1590,875^ + 18287,5£>ш/ + 9081,25ДЛр + + 2235,625/¿^ + 273,8190333Х2 - 526883,33 £>ш2 - 5230,714267/2- 1317,2024Ь^2.

- для степени очистки:

4=37,3621 +12,6885Х +1137,996£)ш +9,5833/ - 25 Ц, - 25ЮШ + 5 XI--1,25АД,, - 250Ош/ - 62,5£>ш£тр - 12,5/1^ - 2,5714Х2 -- 2619,05Ош2+1 1,9048/2 + 12,5/,тр2; При оптимизации факторов (кинематического режима, диаметра шнеков, шага шнековой навивки, длины рабочей зоны), влияющих на процесс очистки корнеплодов использовалось методика многокритериальной оценки рациональных

(А)

факторов. Рассматривались критерии: мощности, пропускной способности и качества очистки. При оптимизации использовался принцип выделения основного критерия качества очистки, а остальные (пропускная способность и мощность) в качестве ограничителей в пределах варьирования определенными условиями рационального функционирования очистителя корнеплодов шнеокового сепаратора. Использован известный метод нелинейного программирования - метод сканирования с ограничениями

ограничения:

Л'=64,42113+29,06Х ,+3,1952X^9,06323Х,-9,20507Х4+ +0,0015Х,Х2+ +0,0005Х|ХЗ+0,0005Х",Х4-0,ООО2Х2Х3-- 0,0002X2X4-0,0013X3X4-0,2797X^-0,02813Х2:+0,0894Х32+ +0,090767Х42 0,65 < N < 0,73

02434,09+1121,689367Х,+176,6892667Х3+372,1ЗЗХ3-0,13977X4+0,0071X, Х2+0,0371X, Хз+0,0341X, Х_4+ 2400 < С> < 2500 0,0063Х2Х3++0,0063Х2Х4+0,0142X3X4-10,67536667Х ,2--1,677966667Х22- 3,592833333Хз2-3,3789Х42 степень очистки: ¿= 0,9527+0,013267Х, +0,0115Х2+0,0071Х3+ +0,0053X4-0,000IX,2 0,95 < с < 0,96 -У

Для анализа результатов исследований на основе полученных уравнений построены сечения поверхностей откликов, наиболее важные из которых представлены на рисунках 5—10. Проанализированы три критерия оптимизации (энергоемкость, степень очистки и пропускная способность), так как на экстремум для одной поверхности отклика налагаются ограничения другими поверхностями отклика. В связи с этим решалась задача поиска компромисса между этими критериями оптимизации.

Анализ сечений, представленных на рисунках 5 и 6, показывает, что энергоемкость процесса очистки корнеаюдов с увеличением /от 0,64 до 0,73 м и ¿-ф от

(Вт-ч)

1,4 до 1,55 м составляет 0,62-, при этом показатель кинематического режима

А =2,0, а диаметр шнека составляет ¿)ш=0,178 м.

Рисунок 5 - Сечение поверхности энергоемкости на плоскость Л'3(/)Л^(Л1р) при Л',~1а =1,5} и Л;=0(Д„ =1,8 м)

Рисунок 6 - Сечение поверхности энергоемкости на плоскость при Лй,—-1 (/ =0,6 м) и Х4=0 (£„,=1,5 м)

Анализ сечений, представленных на рисунках 7 и 8, позволяет сделать вывод, что пропускная способность очистителя корнеплодов с увеличением /.),,, от 0,18 до 0,19 м и ¿фот 1,5 до 1,6 м повышается и составляет 2500 кг/ч при этом А=2,2. а длина ¿тр=1,5 м. Энергоемкость процесса снижается при увеличении £>ш от 0,17 до 0,18 м и ¿7р от 1,35до 1,55 м.

Рисунок 8- Сечение поверхности пропускной способности на плоскость Л-.сада^) при Хг=-1 <£>,„ =0,17 м) и Л',=0 (/., =1,5м)

Рисунок 7 ~ Сечение поверхности пропускной способности на плоскость ,Г2(Ош)Х(£,„) при 1 (л =1,5) и Х,=0 (/=0,7 м)

Рисунок 9 - Сечение поверхности Рисунок 10 - Сечение поверхности

коэффициента очистки на плоскость коэффициента очистки на плоскость ЛУОЛХАр)

при Хг=~\ (£>,„ = 0,17 м) и Л',=0 (¿тр =1,5 м) при Д =1,5) и Х2=0 (£>„, =1,8 м)

Анализ зависимостей, представленных на рисунках 9 и 10, показывает, что при диаметрах Ош= (0,17 - 0,18) м, 1,5 м., /= (0,65 - 0,7) м и Л=( 1,5 - 2,5) коэффициент очистки корнеплодов составляет 0,955, что соответствует зоотехническим требованиям. Анализ этих зависимостей позволяет сделать вывод о том, что при увеличении шага шнековой навивки возрастает линейная скорость перемещения корнеплода вдоль рабочей зоны очистки, увеличение длины рабочей зоны очистки приведет к увеличению рабочей площади очистки. Как следствие, все это может способствовать росту пропускной способности и снижению энергоемкости. При увеличении параметров вышеприведенных значений начинает возрастать длина рабочей зоны очистки, хотя корнеплод перемещается уже очищенным, что приводит к повышению энергоемкости.

На рисунке 11 представлены зависимости 0=- /(Я) пропускной способности очистителя корнеплодов от показателя кинематического режима. Анализ зависимости 0= /(А) показывает, что пропускная способность машины с увеличением показателя кинематического режима непрерывно возрастает до значения 2450...2500 кг/ч при А=2,1 ...2,2.

Затем наблюдается снижения фактической пропускной способности до значения 0=2650 кг/ч при Л =2,5. Это объясняется тем, что время взаимодействия полусфер навивки с поверхностью корнеплода снижается, в результате чего последний «перескакивает» через виток навивки шнека и тем самым замедляет перемещение в осевом направлении шнеков. Это, в свою очередь, ведет к снижению пропускной способности и повышению мощностных затрат.

В результате проведенного анализа можно сделать вывод, что оптимальные конструктивно-режимные параметры при очистке корнеплодов соответствуют требованиям при следующих значениях:

- для показателя кинематического режима Х= 2,2;

- для диаметра шнеков £>ш= 0,178 м;

- для шага шнековой навивки / = 0,68 м;

-для длины рабочей зоны очистки ¿ф= 1,5 м.

Значения критериев оптимизации при оптимальном сочетании факторов следующие:

- пропускная способность £> от 2450 до 2500 кг/ч;

- энергоемкость N=0,62 ™ ;

кг

- степень очистки ^=95,3 %.

В пятой главе «Производственная проверка, экономическая оценка результатов исследований и методика расчета параметров очистителя корнеплодов шнековым сепаратором» на основании результатов проведенных исследований систематизирована методика расчета конструктивно-режимных параметров очистителя корнеплодов. Произведены расчеты экономической эффективности использования очистителя корнеплодов шнекового типа. Годовой экономический эффект составил 133,97 руб./т, срок окупаемости -4,5года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ существующих поточно-технологических линий очистки корнеплодов и технических средств показал, что они энерго- и металлоемки.

1 N у У

\Л

У / / / V /

1,6 1,9 2,2 2,5 '

Рисунок 11 Зависимость пропускной способности О от кинематического режима Л. (----расчетная 0"-/{ ЯI по выражению (23),

Выявлены пути совершенствования технологических средств для сухой очистки корнеплодов, в основу которых положен принцип последовательного разрушения комков при их одновременном поступательном и вращательном (вокруг своей оси) движении. Процесс очистки реализуется очистителем шнекового типа с навивкой в виде полусфер, обеспечивающим высокое качество очистки при снижении энергоемкости и затрат труда на выполнение процесса (техническая новизна подтверждена патентом на изобретение №2397633 РФ).

2. Получены аналитические зависимости (13), (14) для расчета основных конструктивно-режимных и технологических параметров очистителя корнеплодов, при которых обеспечивается качественное выполнение технологического процесса сухой очистки корнеплодов. Анализ зависимостей показал, что на процесс сухой очистки корнеплодов существенно влияют: показатель кинематического режима - X; диаметр шнека - шаг витка шнека - /; длина шнека - зазор между шнеками -5, а также физико-механические свойства корнеплодов.

3. Изготовлена экспериментальная установка очистителя корнеплодов шнекового типа с рабочими органами, навивка которых выполнена в виде полусфер, вращающихся на осях, что позволяет изменять показатель кинематического режима в диапазоне >.=1,5...2,5 при коэффициенте заполнения срзап=0,5...09.

4. Экспериментальными исследованиями подтверждено влияние конструктивно-режимных параметров на качественные показатели процесса сухой очистки корнеплодов. Определены оптимальные параметры очистителя корнеплодов шнекового типа: показатель кинематического режима >.=2,2; диаметр шнеков Ош= 0,178 м.; шаг шнековой навивки /=0,68 м.; длина рабочей зоны ¿^=1,5 м. При данных параметрах пропускная способность составила 0=2450...2500 кг/ч; энергоемкость Л^д=0,62 Вт-ч/кг; степень очистки ^=95,3 %. Сходимость теоретических и экспериментальных результатов при данных параметрах составляет 95,2 %.

5. В результате производственной проверки работоспособности очистителя корнеплодов в хозяйствах Краснодарского края получены следующие показатели:

- пропускная способность составила от 2450 до 2500 кг/ч в зависимости от влажности почвенных примесей И/=35...62 % при показателе кинематического режима >=2,2.

- энергоемкость процесса составила.\'уя-0,62.. .0,73 Вт-ч/кг.

Реализация предложенного ресурсосберегающего технологического процесса сухой очистки корнеплодов позволяет снизить металлоемкость в 1,2 раза, удельные затраты воды - на 0,1 л/кг и получить годовой экономический эффект 133,97руб./т при сроке окупаемости 4,5 года.

6. На основании проведенных исследований разработана методика расчета очистителя корнеплодов для сухой очистки, позволяющая на стадии проектирования очистителей получить численные значения конструктивно-режимных параметров, таких как: кинематический режим >.; диаметр шнеков £>ш, м; шаг шнековой навивки /, м; коэффициент заполнения фзап; зазор между шнеками 5, м; в зависимости от заданной пропускной способности очистителя корнеплодов, размеров корнеплодов и загрязнений.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

В изданиях из перечня ВАК

1. Бычков, A.B. Сухая очистка корнеклубнеплодов / A.B. Бычков,

B. Ю. Фролов//Сельский механизатор. - 2009. -№ 10. - С. 8-9.

2. Бычков, А. В. Сухая очистка корнеклубнеплодов транспортным устройством / А. В. Бычков, В. Ю. Фролов// Техника и оборудование для села. — 20II.— № 1. - С. 28-29.

3. Бычков, А. В. Оптимизация процесса сухой очистки корнеклубнеплодов /

A. В. Бычков, В. Ю. Фролов// Техника и оборудование для села. - 2011. - № 8. -

C. 22.

4. Бычков, А. В. Экспериментальные аспекты оптимизации процесса сухой очистки корнеклубнеплодов / A.B. Бычков, В.Ю. Фролов// Международный технико-экономический журнал. - 2011.-№3. -С. 81-85.

5. Бычков, А. В. Оптимизация процесса сухой очистки корнеклубнеплодов рабочим органом шнекового типа / A.B. Бычков, В.Ю. Фролов // Тр./ КубГАУ. -2012.-№ 4 (37).-С. 293-295.

6. Бычков, А. В. Механико-технологические предпосылки сухой очистки корнеклубнеплодов / А. В. Бычков, В.Ю. Фролов, Д.П. Сысоев// Техника и оборудование для села.-2013-№1.- С. 14- 17.

7. Бычков, A.B. Теоретические аспекты процесса сухой очистки корнеклубнеплодов / А. В. Бычков, В.Ю. Фролов.// Тр./ КубГАУ. - 2013. - № 1 (40). -С. 163-166.

В периодических изданиях

8. Бычков, A.B. Анализ технологического процесса послеуборочной обработки корнеклубнеплодов / A.B. Бычков, В.Ю. Фролов //Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе: сб. тр. по материалам IV Российской науч.-практ. конф.- Ставрополь, 2007 - С. 230-233.

9. Бычков, A.B. Очиститель корнеклубнеплодов / A.B. Бычков,

B. Ю. Фролов// Эффективное животноводство. - 2009- №3. - С. 55.

10. Бычков, A.B. К вопросу экспериментальных исследований сухой очистки сепаратором-очистителем корнеклубнеплодов/ A.B. Бычков, В.Ю. Фролов// Научное обеспечение агропромышленного комплекса: ШВсероссийская науч.-практ. конф. молод, уч. - Краснодар, 2009.-С. 24.

11. Бычков, A.B. К вопросу очистки корнеклубнеплодов / A.B. Бычков // Ресурсосберегающие технологии и установки: материалы науч. конф. факультета механизации. - Краснодар, 2009 - С. 11.

12. Бычков, A.B. К вопросу экспериментальных исследований процесса сухой очистки корнеклубнеплодов / А. В. Бычков // Ресурсосберегающие технологии и установки: материалы науч. конф. факультета механизации. - Краснодар, 2010-С. 38-43.

13. Бычков, A.B. К вопросу очистки корнеклубнеплодов и оптимизации конструктивно-режимных параметров очистителя / A.B. Бычков, В.Ю. Фролов//

Ресурсосберегающие технологии и установки: материалы науч. конф. факультета механизации. - Краснодар, 2011.- С. 65-67.

14. Бычков, А. В. Механико-технологические предпосылки сухой очистки корнеклубнеплодов / A.B. Бычков - М., 2013. - 15с,- Деп. вЦИиТЭИагропром, № 3/19872 ВС.

15. Бычков A.B., Фролов В.Ю. Моделирование процесса сухой очистки корнеклубнеплодов очистителем шнекового типа.- В сб.: Разработка инновационных технологий и технических средств для АПК.- Часть II.- Зерноград: СКНИИМЭСХ, 2013,- С. 308-316.

Патенты

16. Пат. № 2397633, Российская Федерация, МПК A01D33/08. Очиститель корнеклубнеплодов / A.B. Бычков, В.Ю. Фролов; заявитель и патентообладатель Кубанский ГАУ.-№2008150305/21; заявл. 18.12.2008, опубл. 27.08.2010, бюл. №24.

Подписано в печать 08.04.2014г Бумага офсетная Печ. л. 1 Тираж 120 экз.

Формат 60x84 1/16 Офсетная печать Заказ №284'

Отпечатано в типографии Кубанском ГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

04201456697 На правах рукописи

Бычков Александр Владимирович

ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА СУХОЙ ОЧИСТКИ КОРНЕПЛОДОВ ШНЕКОВЫМ СЕПАРАТОРОМ

Специальность

05.20.01. - Технологии и средст ва механизации сельского хозяйства

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук

профессор

ФРОЛОВ Владимир Юрьевич

Ростов-на-Дону 2014

и

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЯ МАШИННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СУХОЙ ОЧИСТКИ КОРНЕПЛОДОВ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 11

1.1. Анализ технологий и средств механизации подготовки углеводистых кормов к скармливанию крупному рогатому скоту 1 1

1.2. Анализ способов и технических средств очистки корнеплодов 21 1.3 Цели, задачи исследования и выводы по первой главе 37

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОТДЕЛЕНИЯ ПОЧВЫ ОТ КОРНЕПЛОДОВ С ПОМОЩЬЮ ШНЕКОВОГО ТРАНСПОРТНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА 41

2.1 Обоснование конструктивно - технологической схемы

очистителя корнеплодов 41

2.2 Анализ работы очистительно- сепарирующего шнекового рабочего органа. 44

2.3 Выводы по второй главе 63

3 ПРОГРАММА, МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ 65

3.1 Программа, методика и объекты исследования 65

3.2 Методика проведения экспериментальных исследований 72

3.3 Выводы по третьей главе 85

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ 86 4.1 Размерные характеристики корнеплодов и выбор значения зазора между шнеками 86

4.2 Обоснование оптимальных параметров устройства 87

4.3 Выводы по четвертой главе 105

5 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ, ЭКОНОМИЧЕСКАЯ

ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И МЕТОДИКА

РАС ЧЕТ А ЛИНИИ СУХОЙ ОЧИСТКИ КОРНЕПЛОДОВ 107

5.1 Производственная проверка испытания очистителя корнеплодов шнекового сепаратора. 107

5.2 Методы оценки конкурентоспособности 115

5.3 Методика расчета параметров очистителя корнеплодов шнекового сепаратора 117

5.4 Выводы по пятой главе 118

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 119

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 121

ПРИЛОЖЕНИЕ А, Б, В, Г. 131

Введение

На современном этапе развития сельского хозяйства большое внимание уделяется интенсификации производства продукции животноводства, которая в свою очередь требует создания новейшего оборудования, применения новых технологий на основе современных достижений науки и техники.

В процессе производства и приготовления кормов важное место занимает использование различных кормовых смесей с применением в качестве компонента кормовых корнеплодов. Корнеплоды - вкусный, охотно поедаемый животными, прекрасный в диетическом отношении корм. Эти корма значительно улучшают кормовые рационы животных в зимний период. Особенно ценны корнеплоды для молочного скота и молодняка, клубнеплоды -для свиней. Возделывание корнеплодов, как пропашных культур, имеет и большое агротехническое значение. По своему составу и питательности корнеплоды и бахчевые характеризуются высоким содержанием физиологически связанной воды (от 70 до 90% и более) и небольшим количеством жира и клетчатки. Содержание протеина также невысокое (1-2%), причем около половины его составляют амиды. Протеин корнеплодов отличается сравнительно высоким содержанием аминокислот лизина и триптофана. Главная масса сухого вещества представлена в корнеплодах углеводами: сахаром, крахмалом, пектиновыми веществами и гемицеллюлозой. Корнеплоды бедны кальцием и фосфором (0,03-0,04%), из щелочных элементов калий преобладает над натрием. Зола этих кормов по реакции щелочная. Корнеплоды богаты витамином С (аскорбиновой кислотой), желтоокрашенные сорта служат хорошим источником каротина, особенно богаты им морковь, желтая тыква и арбуз. Перевариваются питательные вещества корнеплодов на 85-90%.

Корнеплоды, как кормовые культуры в последнее время привлекает все большее внимание наших хозяйств. При хорошей агротехнике по урожаю она не уступает кормовой свекле, но почти вдвое богаче сухим веществом. В среднем в сахарной свекле содержится 23% сухого вещества, из которых 12%

составляет сахар. Общая питательность сахарной свеклы в 2 раза выше кормовой. По содержанию обменной энергии сахарная свекла превосходит кормовую в среднем на 72% для крупного рогатого скота и на 51% - для свиней.

Сахарная свекла является хорошим кормом для всех видов сельскохозяйственных животных. Для дойных коров она является молокогонным кормом. Крупному рогатому скоту сахарную свеклу скармливают сырой, в виде резки, до 20-25 кг взрослому и до 15 кг - молодняку в сутки. Однако скоту сахарную свеклу следует давать в ограниченном количестве из-за высокого содержания в ней сахара, с которым не справляется пищеварительный тракт жвачных. В этом случае, например дойным коровам, рекомендуется скармливать сахарной свеклы не более 1 кг на 1 кг молока в сутки [104].

Свиньи также охотно едят сахарную свеклу в сыром виде, но лучше ее скармливать в вареном - до 6-8 кг в сутки в расчете на 100 кг живой массы.

Одной из основных операций при подготовке корнеплодов к скармливанию является их очистка от почвы. Загрязненность корнеплодов, колеблющуюся в пределах 7...28%, можно классифицировать на группы: тяжелые примеси (камни, куски металла и т.п.), связанная почва и легкие примеси (солома, растительные остатки)[ 81,93 ].

Исследования показали, что использование неочищенных от почвы корнеплодов ведет к желудочным заболеваниям животных, резкому снижению продуктивности скота. В связи с этим вопросу очистки кормовых корнеплодов от примесей уделяется большое внимание.

Очистка от загрязнений является одной из самых трудоемких операций. В настоящее время в сельском хозяйстве для очистки кормовых корнеплодов используются машины, работающие по принципу гидромеханической очистки (мойки): ИКМ-5, ИКС-5М, ИКМ-Ф-10 и др. Однако эти машины обладают рядом существенных недостатков. При поступлении с поля корнеплодов, имеющих повышенную загрязненность, увеличивается расход воды (до 400 литров на тонну перерабатываемых корнеплодов), снижается производительность машин почти в два раза, в кормоцехе необходимо применение

дорогостоящих грязеотстойников и надежно работающей системы канализации. Вместе со сгонными водами выносится плодородный слой почвы, налипшей на корнеплодах, в моечной ванне травмируется до 6% продукта, необходимо применение дополнительных электрообогревателей, что влечет за собой повышение энергозатрат. [38]

Большой вклад в создание очистителей корнеплодов, в теорию и практику процессов очистки внесли следующие ученые: Горячкин В.П.[31,32,33], Бабко И.П. [16], Бурмистрова М.Ф. [18], Вазин В.Д. [20], Веденяпин Г.В. [22], Верещагин H.H. [25], Винтерле Г.Р.[27], Гайворонский Б.А. [30], Доцен-ко С.М. [37], Каргашов Л.П. [41], Катков A.A. [42], Колчин H.H. [47-53], Синявский В. Н. [90] и многие другие.

Решение данной проблемы содержит в себе источник большой экономии в сельском хозяйстве страны и может быть обеспечено за счет совершенствования существующих машин или создания новых. В связи с этим возникает необходимость разработки нового эффективного устройства, лишенного вышеперечисленных недостатков и имеющего более широкие технологические возможности.

Рабочая гипотеза: использование очистителя корнеплодов с параллельно расположенными шнеками и навивкой выполненной в виде роликов закрепленных на осях позволит активизировать процесс сухой очистки корнеплодов за счет вращения шнеков во встречном направлении с различной угловой скоростью.

Целью данной работы является совершенствования процесса сухой очистки с разработкой ресурсосберегающего шнекового сепаратора и обоснованием конструктивно - режимных параметров.

Исследования проводились с учетом опыта научных и практических работ в нашей стране и за рубежом. В процессе исследований проводилась оценка условий эксплуатации машины, качества выполняемой работы, состояния поступающей и готовой продукции.

Задачи исследования:

• на основе анализа существующих конструкций очистителей корнеплодов и технологий очистки выявить рациональный способ отделения различных примесей от корнеплодов;

• теоретически обосновать параметры очистителя корнеплодов сухой очистки и получить аналитические выражения для расчета конструктивно-режимных параметров;

• экспериментально подтвердить достоверность теоретических положений и обосновать оптимальные значения параметров устройства;

• провести производственную проверку, дать экономическую оценку выполненным исследованиям;

• разработать методику расчета очистителя корнеплодов при сухой очистке материала.

Объект исследования - технологический процесс сухой очистки корнеплодов от почвенных примесей очистителем корнеплодов.

Предмет исследования - аналитические и экспериментальные зависимости сухой очистки корнеплодов очистителем.

Методика исследования. Аналитические исследования по определению основных параметров очистителя шнекового типа для сухой очистки корнеплодов, методы теоретической механики, аналитической геометрии и математического анализа. Экспериментальные исследования проводились с использованием, как классического метода проведения однофакторного, так и теории планирования многофакторного экспериментов, обработка и анализ результатов методами математической статистики.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций базируются на строго доказанных и корректно используемых выводах фундаментальных и прикладных наук, положение которых нашли применение в работе, а также разработанными автором новых теоретических положений по расчету критерий эффективности и параметров очистителя корнеплодов согласованные с известными теоретическими положениями науки.

Научную новизну работы составляют:

• математическое описание процесса очистки корнеплодов от примесей с учетом размерных характеристик корнеплодов, аналитические зависимости процесса сухой очистки корнеплодов, позволяющие определить конструктивно - режимные параметры очистителя корнеплодов, его производительность потребляемую энергию.

• Выявлены закономерности технологических показателей очистки корнеплодов при вариации конструктивно режимных параметров шнекового сепаратора.

• Установлены зависимости на затраты мощности, пропускной способности и коэффициента очистки корнеплодов от кинематического режима, длины зоны очистки, диаметра шнеков и шага шнековой навивки.

• новый способ сухой очистки корнеплодов предусматривающий использование принципиально нового очистителя выполненного в виде двух параллельно расположенных шнеков имеющие встречное вращение с навивкой в виде роликов закрепленных на осях.

Практическая значимость работы составляют:

• предложен новый способ сухой очистки корнеплодов, позволяющий снизить энергоемкость, металлоемкость процесса при высокой степени сухой очистки материала.

• методика расчета основных конструктивно - режимных параметров очистителя корнеплодов для сухой очистки материала.

• результаты исследований могут быть использованы проектными институтами, КБ, сельхозтоваропроизводителями и учебными заведениями при проектировании и эксплуатации предприятий по производству кормов.

• новизна техническое решение, подтвержденное патентом РФ на изобретение №2397633.

Основные положения, выносимые на защиту:

• конструктивно - технологическая схема очистителя корнеплодов с параллельно расположенными шнеками и навивки выполненной в виде шариков;

• аналитические зависимости по обоснованию конструктивно -режимных параметров очистителя корнеплодов;

• экспериментальные зависимости показателей работы очистителя корнеплодов.

Реализация результатов работы. Производственная проверка результатов исследований прошла в хозяйствах Краснодарского края ЗАО «Алексе-етенгинское» Тбилисского района, ООО «Автобан-СП» Северского района.

Результаты исследований используются в учебном процессе факультета механизации Кубанского ГАУ при выполнении курсового и дипломного проектирования.

Личный вклад автора. Автором разработаны основные теоретические предпосылки работы, проведены экспериментальные исследования, разработана программа и методика исследований, осуществлены эксперименты и обработка их данных.

Апробация работы.Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-технических конференциях Ставропольского ГАУ (г. Ставрополь, 2007), Кубанского ГАУ (г. Краснодар, 2009, 2011); на научно-практических конференциях факультета механизации Кубанского ГАУ по итогам НИР (г. Краснодар, 2009-2011). Результаты исследований отмечены дипломом за лучший доклад на научно-практической конференции факультета механизации сельского хозяйства по итогам НИР в 2010 г. «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» и почетной грамотой департамента сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в четырнадцати научных работах, в том числе в семи изданиях, рецензируемых ВАК РФ. Получен патент на изобретение. Общий объем публикаций составляет 3,5 п.л. из них на долю автора приходится 2,45 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка используемых источников и приложений. Работа изложена на страницах 131 машинописного текста, содержит 50 рисунков, 16 таблиц. Список используемых источников включает 1 11 наименований, в том числе 3 на иностранных языках.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЯ МАШИННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СУХОЙ ОЧИСТКИ КОРНЕПЛОДОВ.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ технологий и средств механизации подготовки корнеплодов к скармливанию сельхоз животным

1.1.1 Физико-механические свойства корнеплодов

Исследованиями установлено, что включение корнеплодов в силосные рационы дойных коров способствует увеличению поедаемости кормов на 10... 11%, перевариваемое™ органического вещества на 5...8%. При этом продуктивность коров повышается на 10,3%, с одновременным снижением затрат труда на единицу продукции на 4,7%. Корнеплоды дают наибольшее количество корма с единицы площади, а их урожайность до 500...700 ц/га, что в переводе составляет 93... 135 ц кормовых единиц.

Однако при скармливании корнеплодов скоту необходимо соблюдать технологию их приготовления. Корнеплоды поступают на переработку в кормоцех как с поля (в период уборки), так и из хранилищ или буртов (в период хранения). Поэтому загрязненность корнеплодов бывает различной не только в процентном соотношении, но и по виду загрязненности [18].

Загрязненность корнеплодов различными типами примесей приведена таблице 1.1.

Таблица 1.1-Загрязненность корнеплодов различными типами приме-

сей(%)

№ п/п Кор- Тип примесей

неплоды Растительны- Ботвой на Почвой Почвой на Всего

ми свободны- корнепло- свобод- корнепло- приме-

ми остатки дах ной дах сей

1 2 2 4 5 6

1 2 3 4 5 6

1. Свекла 0.7-1.9 1.8-2.9 0.5-7.7 1.3-11.2 4.3-22.7

2.Картофель 0.8-1.2 — 2.1-8.3 2.9-18.4 5.8-27.9

3. Морковь 0.5-1.3 0.6-2.5 1.2-5.8 1.1-9.3 3.4-17.9

4. Брюква 1.1-2.6 2.1-6.0 0.25-3.0 до 1.3 4.5-12.5

Анализ таблицы 1.1 показал, что наибольшая загрязненность соответствует связанной почве на корнях. Причем при повышении влажности почвы загрязненность увеличивается. Кроме того, в ворохе корнеплодов, доставленных из буртов, присутствуют соломистые включения. Все примеси, находящиеся в ворохе корнеплодов, не только отрицательно влияют на здоровье животных, но и выводят из строя рабочие органы машин, нарушая при этом технологический процесс [34].

Особенность очистки корнеплодов заключается в том, что каждая культура имеет свои физико-механические свойства. Данные по физико-механическим свойствам корнеплодов широко освещены во многих работах как отечественных, так и зарубежных авторов и приведены в таблице 1.2

Таблица 1.2. -Основные физико-механические свойства корнеклубнеплодов.

№ п/п Показатели Картофель Свекла Морковь Брюква

1 2 3 4 5

1. Масса корнеплода, г 12-235 40-878 30-400 250-4000

2. Плотность, г/см3 1.03-1.16 0.93-1.1 0.93-1.03 0.94-1,03

3. Линейные размеры, см 2.6-11.7 3.5 -26.4 2.0-17.0 6.3-26.0

4. Коэффициент трения о сталь 0.34-0.79 0.2-0.43 0.93-1.08 0.19-0.56

5. Коэффициент трения 0.66-0.97 0.51-0.73 0.33 0.5-0.72

о дерево

1 2 3 4 5

6. Коэффициент отражения света, % 36-58 41-64

7. Скорость витания в воде, м/с 0.35-0.45 0.15-0.25 0.35-0.50

8. Удельное объемное сопротивление, Ом*см 103-105

9. Модуль упругости, МПа 35-55 55-85 70-85 60-90

10. Предел прочности при сжатии, МПа 10-18 13-25 13-25 15-30

Анализ данных таблицы показывает, что физико-механические свойства корнеплодов варьируют в значительных пределах. В работах[55] проанализировано, что на процесс очистки оказывает влияние тип почвы, на которых выращивают корнеплоды.

На корнеплодах, выра�