автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования машины вторичной очистки зерна путем совершенствования рабочих органов

На правах рукописи

СЫЧУГОВ Андрей Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МАШИНЫ ВТОРИЧНОЙ ОЧИСТКИ ЗЕРНА ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I 2 ОЕВ239

Киров-2009

003461160

Работа выполнена в Государственном учреждении Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого.

кандидат технических наук Сычугов Юрий Вячеславович

доктор технических наук, профессор

Кормщиков Александр Дмитриевич;

кандидат технических наук Сапожников Владимир Дмитриевич

ФГУ Кировская государственная зональная машиноиспытательная станция.

Зашита состоится 24 февраля 2009 г. в 13— часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 006.048.01 в ГУ ЗНИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого по адресу: 610007,

г.Киров, ул. Ленина, 166-а, ауд. 426.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного учреждения Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого.

С авторефератом можно ознакомиться на сайтах по адресу: www.niish-sv.ptlan.com, www.niish-sv.narod.ru.

Автореферат разослан 22 января 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д.т.н., профессор

Научный руководитель Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие

Ф.Ф. Мухамадьяров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основной задачей агропромышленного комплекса России является обеспечение потребностей населения страны в продовольствии и улучшение структуры питания за счет продуктов животноводства. Данную задачу не решить без производства достаточного количества зерна. Поэтому в работе агропромышленного комплекса одной из важнейших задач является увеличение производства зерна семенного, продовольственного и фуражного назначения. Получение высоких урожаев зерновых культур и многолетних трав невозможно без высококачественного семенного материала, что в свою очередь предполагает наличие эффективно функционирующих машин вторичной очистки зерна, установленных в технологических линиях послеуборочной обработки.

В нашей стране и за рубежом разработано и выпускается большое количество машин вторичной очистки с различным конструктивным исполнением. Как правило, это воздушно-решетные машины, осуществляющие одно- или двукратную очистку воздухом и на плоских качающихся решетах.

В условиях высокой стоимости импортной техники и недостаточной эффективности, экономичности и производительности машин отечественного производства целесообразно создание новых, энергоресурсосберегающих, экологически безопасных зерно- и семяочисти-тельных машин, обеспечивающих высокое качество выполнения технологического процесса.

В результате патентных исследований и анализа существующих конструкций машин вторичной очистки зерна предложена схема зерноочистительной машины, содержащей верхний и нижний решетные станы и пневмосистему, включающую питающее устройство, пневмо-сепарирующие каналы дорешетной и послерешетной сепарации, осадочную камеру, а также инерционный жалюзийно-противоточный воздухоочиститель, в верхней части которого установлен диаметральный вентилятор. При таком конструктивном исполнении зерноочистительной машины снижается общая и удельная металлоемкость и энергоемкость пневмосистемы, повышается качество очистки зерна.

Поэтому повышение эффективности функционирования машины вторичной очистки зерна является актуальной задачей.

Цель исследования. Целью исследования является повышение эффективности функционирования машины вторичной очистки зерна путем совершенствования рабочих органов.

Объект исследования. В качестве объектов исследования выбраны технологический процесс, экспериментальный и опытный образцы машины вторичной очистки зерна.

Научная новизна. Зерноочистительная машина, содержит наклонный пневмосепарирующий канал первичной очистки, осадочную камеру, пневмосепарирующий канал вторичной очистки, диаметральный вентилятор, устройства для ввода зернового материала, инерционный жалюзийно-противоточный воздухоочиститель (патент № 2319534 РФ), а также верхний и нижний решетные станы.

Проведено теоретическое обоснование движения воздушного потока в камере инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя с использованием метода конечных элементов.

Получены модели регрессии технологического процесса очистки отработанного воздуха в инерционном жалюзийно-противоточном воздухоочистителе и определены его оптимальные конструктивно-технологические параметры.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили усовершенствовать работу машины вторичной очистки зерна, обладающую высокими показателями качества выполнения технологического процесса.

По результатам исследований разработана конструкторская и техническая документация, изготовлен и испытан на МИС опытный образец машины вторичной очистки зерна МВО-8Д, который установлен в технологическую линию в СПК «Заря» Кировской области. Годовой экономический эффект от использования машины МВО-8Д составил 38599 рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Вятской ГСХА и ГУ ЗНИИСХ Северо-Востока (2005.. .2008 гг.).

По материалам исследований опубликовано 6 научных работ, в том числе одна работа в издании, рекомендованном ВАК и получен патент РФ на изобретение.

На защиту выносятся следующие положения:

- конструктивно-технологическая схема машины вторичной очистки зерна;

- математическая модель движения воздушного потока в камере инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя;

- динамическое уравновешивание решетных станов машины вторичной очистки зерна;

- модели регрессии технологического процесса очистки отработанного воздуха и оптимальные конструктивные параметры инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя;

- результаты испытаний опытного образца машины вторичной очистки зерна МВО-8Д и ее экономическая эффективность.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 179 страниц, 10 приложений, 62 рисунка и 15 таблиц. Список литературы включает 106 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит суть выполненной работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе "Состояние вопроса и задачи исследования" проведен анализ пневмосистем зерноочистительных машин, существующих конструкций машин вторичной очистки зерна и их основных рабочих органов. В результате проведенного анализа, а также рассмотрения научных работ А.И. Буркова, Х.Х. Валиева, Е.Ф. Ветрова, B.JI. Андреева, В.В. Гортинского, А.Б. Демского, И.М. Зицера, Н.И. Косилова, М.Н. Летошнева, А.Я. Малиса, A.C. Матвеева, Г.Ю. Степанова, Н.П. Сычугова, Б.Г. Турбина, Е.А. Штокмана, Ф.Н. Эрка и других ученых предложены пути повышения эффективности функционирования машины вторичной очистки и поставлены следующие задачи исследований:

- усовершенствовать конструктивно-технологическую схему зерноочистительной машины вторичной очистки зерна;

- исследовать движение воздушного потока в камере инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя и обосновать его оптимальные конструктивные параметры;

- провести динамическое уравновешивание решетных станов зерноочистительной машины;

- провести испытания опытного образца машины вторичной очистки зерна и оценить ее экономическую эффективность.

Во втором разделе "Теоретические предпосылки повышения эффективности функционирования зерноочистительной машины" разработана конструктивно-технологическая схема инерционного

жалюзиино-противоточного воздухоочистителя, в верхней части которого расположен диаметральный вентилятор.

Предложена конечно-элементная модель расчета поля скоростей воздушного потока в камере инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя, при помощи которой находятся значения векторов скоростей в каждом конечном элементе (треугольнике) в зависимости от координат точек поля.

Проведение исследований воздушного потока в воздухоочистителе обусловлено необходимостью качественного анализа движения воздушного потока в его камере с целью теоретически оценить его работоспособность при дальнейшей оптимизации его конструктивно-технологических параметров.

Первый этап конечно-элементной процедуры состоит в разбиении области потока на ряд элементов.

Введем соответствующие матрицы конечных элементов для гармонического уравнения Лапласа

, д2и , дги п

дх ду

гдекх,ку - коэффициенты фильтрации. С граничными условиями обоих типов:

1) и = й на

, ди _ о - , ди , ди дп = Чп На 2' <1п "а™ х~дх+апу у~ду' где а^,апу - направляющие косинусы нормали к Б2.

На основе вариационной формулировки метода Галеркина можно записать уравнение:

4А (А) (5)

где А - площадь элемента; {и}"- узловые значения потенциала скоростей; {ф} - базисные функции для треугольного элемента; Цп — вектор узловой нагрузки на границе области; а, Ь - коэффициенты, зависящие от координат узлов соответствующего конечного элемента; Т- индекс транспонирования матрицы.

После интегрирования левая часть уравнения (2) приводится к

виду

_1_ 4А

т ь\ «А

ёиг • к ьгь3

&3 симметрично ь]

+ А.

а, а,

а,а3

а2а3 2

симметрично а}

*зJ

(3)

Выражение (3) в компактной форме имеет вид:

¿{к}"'т[/П{«Г, (4)

где [Ке\ - матрица коэффициентов влияния для треугольного элемента.

Для стационарного течения получим из матричного уравнения (2) решение уравнения Лапласа (1) для каждого элемента

[*']{«}" = {?'), (5)

где |ре| - вектор столбец свободных членов, определяемый по граничным условиям.

Это алгебраическое уравнение связывает узловые значения искомой функции через матрицу коэффициентов влияния с потоком воздуха на границе области.

На третьем этапе конечно-элементной процедуры произведено

объединение матриц коэффициентов влияния [¿Г*] для всей исследуемой области в матрицу [ЛГ].

Таким образом, система уравнений (5) для области в целом имеет вид:

[*]{«}„ = {Р}, (6)

где {«}„ - глобальные узловые неизвестные.

На четвертом этапе накладываются граничные условия. Чтобы не изменять порядок системы уравнений (6), преобразуем матрицу [2Г] и столбец {р}, полагая, что граничное условие первого типа задано в узле г ит = йг Ф 0:

при 5=1,2,..., г-1 Р5^Р5-К5гиг; К5г= 0;

при <У = г РГ=ИГ; Рг = 1;

при 5 = г + 1,г+2 ,...1 Р5 ->Р$- Кг5и,; Кг5 = 0.

На пятом этапе решается система уравнений, например, методом Гаусса. После решения системы уравнений (6), в которой учтены граничные условия, можно определить скорости воздушного потока, при этом

КЪ1 Кьъ

^в! !гуа2 /гуа3

«Л1

ит

l"ЛЗJ

С помощью приведенных отношений вычисляются их,иу для

всех элементов, причем в данном случае эти величины постоянны в пределах каждого из элементов. Если коэффициенты фильтрации Их,Ну задавались в локальной системе отсчета, как и коэффициенты

а-1УЪь то полученные скорости их,иу необходимо спроецировать на

оси глобальной системы отсчета, используя матрицу поворота, состоящую из направляющих косинусов локальных осей.

С целью расчета теоретических полей скоростей воздушного потока в соответствии с вышеизложенным алгоритмом, была составлена программа на встроенном алгоритмическом языке среды "Майюас!". По результатам расчетов получены величины и направления векторов скоростей воздушного потока в заданных точках - центрах треугольников сечения воздухоочистителя (рис. 1, а). Экспериментальное поле скоростей воздушного потока (рис.1, б) построено при замерах величин и направлений скоростей воздушного потока цилиндрическим зондом в центрах соответствующих треугольников.

Из анализа рисунка 1 следует, что общий характер теоретического и экспериментального распределения полей скоростей совпадает, однако теоретические поля скоростей более равномерны, что обусловлено допущением потенциального потока воздуха без учета его вязкости и завихренности.

При работе зерноочистительной машины возникают динамические усилия, переменные по величине и направлению, создавая напряжение в отдельных узлах и вибрацию, которые передаются на конструкцию и фундамент где установлена машина, что влияет на стабильность технологического процесса, надежность машины и безопасность обслуживающего персонала. Чтобы этого избежать, необходимо рационально подобрать и расположить массы звеньев с условием полного или частичного гашения динамических усилий. Данная задача решается при уравновешивании.

Для зерноочистительной машины наибольшее влияние на равновесие системы из действующих сил будут оказывать силы инерции движущихся масс, переменные по величине и направлению

а

о

Рис. 1 - Поле скоростей воздушного потока: а - расчетное; б - экспериментальное

Тогда систему динамического равновесия по принципу Далам-бера можно записать так:

" N N

'N ^ N N (8)

2 м0(Фк)+ Т,м0{Рк)+ ^м0(&к) = о. и=1 А=1 А=1

N _ N _

где векторная сумма соответственно всех сил инерции

к=1 Л=1

Л' ЛГ

и всех динамических реакций связей;

- сумма векторных моментов соответственно всех сил

А=1

инерции, активных сил со стороны привода и динамических реакций связей относительно центра О.

Поскольку все силы инерции лежат в одной плоскости их можно спроецировать на оси д: и у, тогда система динамического равновесия (8) примет вид:

" N N

0;

к=\ к=1

N N

1Ф*у+ЕХ*у = о;

к=1 А=1

ЪМ0(Фк) + М = 0,

и=1

(9)

N

N

где Х^Ах- сумма всех проекций сил инерции на ось х;

к=1 Л=1

N

сумма всех проекций динамических реакций связей на ось х; £ Фку -

А=1

ТУ

сумма всех проекций сил инерции на ось у; X К/су ~ сумма всех про-

к=\

екций динамических реакций связей на ось .у; М- момент со стороны привода, обеспечивающий поддержание постоянной угловой скорости вращения кривошипа оз.

В возвратно-поступательном движении решетных станов участвуют три силы инерции: Ф1 - сила инерции нижнего решетного стана, Ф2- сила инерции верхнего решетного стана и Ф3 - сила инерции противовеса.

Тогда система уравнений (9) запишется следующим образом:

N

Ф1х+Ф2х+Ф3х+?.Ккх=Ъ А=1

Фз £

А=1

Фх -Ф2 А2 +М = 0,

(10)

где Л/, И2 - плечи действия сил инерции соответственно нижнего и верхнего решетных станов относительно центра вращения кривошипа.

При динамически уравновешенной системе сумма всех проекту

ций динамических реакций связей на ось х Z-^fcc, сумма всех проек-

к=1 N

ций динамических реакций связей на ось j ]Г Rky и дополнительный

к=1

момент М со стороны привода, обусловленный силами инерции, должны стремиться к нулю.

Значения проекций сил инерции решетных станов Ф]Х и Ф2х на ось х можно определить по формулам

фгх=-тгкх. 01)

где т1,т2- массы соответственно нижнего и верхнего решетных станов; у'^,^- проекции ускорений на ось х соответственно нижнего и верхнего решетных станов.

Расчет значений проекций ускорений jXx и j2x проводили на персональном компьютере с помощью программы «ТММ-2», задаваясь значениями угловой скорости вращения кривошипа ft) и радиусом кривошипа г.

Проекции силы инерции противовеса Ф3 на оси хну соответственно составят

Ф3х =т3-со2 -a-cosat; Ф3у=т3-а>2 -a-sin cot, (12)

где т3 - масса двух противовесов, кг; а - расстояние от оси вращения до центра тяжести противовеса, м; at - угол, составляемый кривошипом с горизонтальной осью.

Момент от действующих сил инерции относительно неподвижной точки О в общем виде можно определить по выражению

М?=ЪКхФК, (13)

кЛ

где гк - радиус-вектор из точки О до центра тяжести рассматриваемой массы.

Поскольку уравновесить одновременно силы инерции, действующие в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в нашем случае не представляется возможным, то более целесообразно уравновесить силы инерции, действующие в горизонтальной плоскости, так как они оказывают наибольшее воздействие на раму машины.

Проведенные численные расчеты позволили подобрать оптимальную массу противовесов /и?=23 кг, при которой максимальные неуравновешенные силы инерции, действующие на зерноочистительную машину, составляют Л,фхтах Н, Т,Футах = 1324 Н, а суммарный момент от сил инерции Ф\х и Ф2х относительно точки О, центра вращения кривошипа, равен =70 Н-м.

В третьем разделе "Программа и методика экспериментальных исследований" в соответствии с поставленными задачами изложены программа исследований, общепринятые и частные методики исследований и обработки экспериментальных данных. Описаны экспериментальная установка, использованные приборы и оборудование.

Экспериментальная установка имеет ширину 2?/=0,32 м и натуральные размеры пневмосистемы машины вторичной очистки зерна в продольно-вертикальной плоскости.

Для проведения опытов при исследовании инерционного жалю-зийно-противоточного воздухоочистителя в качестве легких примесей применяли древесный опил, имеющий скорость витания от 0,2 до 4,8 м/с. Его аэродинамические свойства близки к свойствам натуральных легких примесей основных зерновых культур, удаляемых из пневмосистем зерноочистительных машин. Древесный опил просеивали через решето с продолговатыми прямоугольными отверстиями шириной 1,7 мм.

С целью проверки результатов исследований, полученных на лабораторной установке, и исследования рабочих органов в производственных условиях создан экспериментальный образец машины вторичной очистки зерна МВО-8Д, технологическая схема которой представлена на рисунке 2.

Статистическую обработку результатов экспериментов и построение поверхностей отклика моделей регрессии выполняли на персональном компьютере с помощью прикладных программ Statgraphics Plus 5.1 и Microsoft Exel 2003.

В четвертом разделе "Результаты экспериментальных исследований" изложены выявленные особенности функционирования пневмосистемы машины вторичной очистки зерна. Проведены аэродинамические испытания диаметрального вентилятора и построена его аэродинамическая характеристика. Установлено, что диаметральный

вентилятор пневмосистемы машины вторичной очистки зерна обеспечивает стабильную подачу воздуха в пневмосепарирующие каналы во всем рабочем диапазоне скоростей, имеет КПД 39 % и развивает необходимые для технологического процесса давления и расходы воздуха.

—> - поток очищаемого материала; —*» - крупные примеси; «> - мелкие примеси; - воздушный поток с легкими примесями; ---> - пыль;

- воздушный поток с пылью; о> - воздушный поток без примесей; -о-з» - легкие примеси; —о» - более крупная фракция очищенного зерна (сход со среднего решета); о-» - очищенное зерно (сход с нижнего решета); =£> - очищенное зерно после обработки во втором пневмосепарирующем канале

Рис. 2 - Технологическая схема машины вторичной очистки зерна: 1 - нижний решетный стан; 2 - нижнее решето; 3 - среднее решето; 4 - верхнее решето; 5 -верхний решетный стан; 6 - первый пневмосепарирующий канал; 7 - регулирующая заслонка; 8 - питающий валик; 9 - бункер-питатель; 10, 20 — шнеки вывода материала из пылеосадочных камер; 11 — осадочная камера; 12,13 - регулирующие заслонки; 14 - жалюзийная решетка; 15 - выходной патрубок; 16 -воздухоочиститель; 17 - диаметральный вентилятор; 18 - разделительная перегородка; 19 - пылеосадительная камера; 21 - питающий валик; 22 - второй пневмосепарирующий канал; 23 - заслонка; I... V - выходы фракций

Проведено экспериментальное исследование воздушного потока в инерционном жалюзийно-противоточном воздухоочистителе при различных его конструктивных параметрах. С целью снижения аэродинамического сопротивления воздухоочистителя 16, а следовательно, и его удельного расхода энергии на очистку воздушного потока предложен вариант с наличием окна в верхней части разделительной перегородки 18 (рис. 2).

Изучено влияние основных конструктивно-технологических параметров воздухоочистителя на качественные показатели его работы.

На первом этапе для определения оптимальных конструктивных параметров жалюзийной решетки 14 воздухоочистителя реализован план эксперимента Бокса-Бенкина второго порядка для четырех факторов (длина отгиба 10 (х,) пластин жалюзийной решетки, шаг установки Р (х2) и длина / (х3) пластин жалюзийной решетки, а также угол установки пластин /? (х4) относительно фронтальной поверхности решетки). Факторы и уровни их варьирования выбраны на основании однофакторных экспериментов. В качестве критериев оптимизации выбраны эффект Е„ очистки воздуха и гидравлическое сопротивление Ряу-

После реализации плана и обработки результатов эксперимента получены адекватные с 95% вероятностью математические модели: уЕо = 88,67 + 0,84л:, - 0,91х2 - 0,05х3 - 0,43х4 - 0,75л:,2 + 0,26л:, • хг + ^

+ 0,03*1 • х3 - 0,8*2 + 0,02*2 • х3 - 0,02х2 • х4 - 0,27л:] -1,21*4;

уРт = 269,3 + 11,8л:, - 13,0х2 + 1,83х3 - 14,5х4 - 3,3х,2 - 6,5л:, ■ х3 -5Г (15)

-1,08х2-1,ЗЗл:3-0,58х4.

По результатам анализа математических моделей (14), (15) методом наложения двумерных сечений поверхностей отклика (рис. 3) принято компромиссное решение и определены рациональные значения изучаемых факторов из условия достижения максимального эффекта Е0 очистки: х,=0,47 (/„=0,012 м); х2=-0,48 (Р=0,027 м); х3=-0,1 (/=0,029 м); х4=-0,2 (/?=29°), при которых эффект очистки Е0=89,13 %, а гидравлическое сопротивление Р^=283 Па.

Увеличение длины отгиба /„ (рис. 3, а) пластин жалюзийной решетки в изученном интервале повышает гидравлическое сопротивление Р3у воздухоочистителя, что объясняется уменьшением живого сечения жалюзийной решетки. Однако эффект очистки воздушного Е„ потока при достижении /„=0,012 м начинает снижаться.

Максимальный эффект очистки Еа достигается при Р=0,027 м (рис. 3, а), а при дальнейшем увеличении Р эффект очистки воздушного потока Е„ снижается, что связано с увеличением радиуса разворота струи воздуха, проходящего через пластины жалюзийной решетки, вследствие чего ухудшается сепарация пылевых частиц. Гидравлическое сопротивление Psv снижается при увеличении Р до наибольших значений.

Длина / пластин жалюзийной решетки в исследованном интервале значений меньше влияет как на эффект очистки воздуха Е0, так и на гидравлическое сопротивление Ряу воздухоочистителя.

а б

Рис. 3 - Двумерные сечения поверхности отклика, характеризующие эффект

очистки воздуха Е0, % (_) и гидравлическое сопротивление /V, Па (---):

а - при *3=-0,1 (/=0,029 м), х,=-0,2 (/?=29°); 6 - при х,=0,47 (/„=0,012 м), *з=-0,1 (/=0,029 м)

Максимальный эффект очистки находится в области средних значений угла установки пластин /?=29° относительно фронтальной поверхности решетки, а гидравлическое сопротивление Р5у воздухоочистителя снижается при увеличении р до наибольших значений (рис. 3, б).

При исследовании влияния основных конструктивных параметров воздухоочистителя на качественные показатели его работы на первом этапе однофакторными экспериментами было изучено влияние на эффект очистки воздушного потока Е0 и величину гидравлического сопротивления Р5У воздухоочистителя длины Ьр жалюзийной решетки (рис. 2), глубины Н„ пылеосадительной камеры, глубины кж выходного отверстия жалюзийного очистителя, глубины ¡1, входного окна воздухоподводящей камеры, расстояния по вертикали 5 от оси

вентилятора до точки пересечения линии, являющейся продолжением разделительной перегородки, со стенкой воздухоочистителя и длины окна А1 в верхней части разделительной перегородки. На рисунке 4 приведены зависимости эффекта очистки воздушного потока и гидравлического сопротивления воздухоочистителя от длины окна А/ в верхней части разделительной перегородки.

Од

95

90

85

80

^уЕс

/ < 5

0

0,025

0.050

0,075

0,100 М. м

Лг, Па

275

>50

225

200

Рис. 4 - Зависимости качественных показателей работы воздухоочистителя от длины окна Л/ в верхней части разделительной перегородки (5=0,43 м; /гж=0,13 м; /г„=0,13 м; 1,=0,8 м; #„=0,85 м)

Для определения оптимальных конструктивных параметров воздухоочистителя реализован план эксперимента Бокса-Бенкина второго порядка для четырех факторов (длина Ьр (*!) жалюзийной решетки, высота окна АI (дс2) в верхней части делительной перегородки, расстояние по вертикали 5 (*з) от оси вентилятора до точки пересечения линии, являющейся продолжением разделительной перегородки, со стенкой воздухоочистителя и глубины Иж (дг4) выходного отверстия жалюзийного очистителя). Исследования проводили при оптимизированных параметрах жалюзийной решетки, постоянном значении скорости воздушного потока на входе в воздухоочиститель К«г=11 м/с и при значениях глубины пылеосадительной камеры #„=0,85 м и глубины входного окна воздухоподводящей камеры й«=0,155 м.

В результате реализации плана эксперимента и обработки результатов получены модели регрессионного анализа изменения эффекта Е0 очистки воздуха и гидравлического сопротивления Р$у, про-

веренные на адекватность по критерию Фишера с вероятностью 95 %:

УЕ0 = 94,65+0,71*] -0,1 5г2 -0^2Х3 +0,11*4 -0,89*? -0,67*1 -*3 - . —0,49*1 -1,24X2+0^X2-х3 +0,42*2 "х4 —1,42дг| +0,67х3-х4-1,1й*4; Урху =23^9-16,7*1 -10Д*2 +6,5*3 -13,3*4 -1,8*? +0,7*х •х2 + ^

+ 0,7*! • *з +1,3*! • *4 - 0,6*2 • *4 + 0,6*3 - 3,1*4.

По результатам анализа уравнений (16), (17) методом наложения двумерных сечений поверхностей отклика (рис. 5) принято, компромиссное решение и определены рациональные значения изучаемых факторов из условия достижения максимального эффекта Е0 очистки: *1=0,60 (1Р=0,86 м); *2=-0,15 (А/=0,046 м); *3=-0,39 (5=0,41 м); .*4=-0,22 (4я=0,12 м), при которых эффект очистки Е0=94,96 %, а гидравлическое сопротивление Рд/=227 Па. а

0.0750

Д м

0,0500

0,0375

0,0250

щ

\ уф -А / ^94,Г л 0 Х 0,5 Н4.

( \ •Дт Л5 •V ^ \

НХ \ 1 N

0,1550

0.1300

0,1175

0,1050

0,70 0,75 0,80

Ьр,и 0.90

0,0250 0.0375 0,0500 Д м 0,0750

Рис. 5 - Двумерные сечения поверхностей отклика, характеризующие эффект

очистки воздуха/:,,, %(_) и гидравлические сопротивлениеПа(---):

а-при*3=-039 (5=0,41 м),*4=-0Д2 (Лж=0,12 м); б-при*!=0,60 (/,,=036 м), *з=-039 (5=0,41 м)

Из анализа рисунка 5 следует, что увеличение длины Ьр жалю-зийной решетки до максимальных значений в изученном интервале понижает гидравлическое сопротивление инерционного воздухоочистителя. Однако эффект очистки при достижении значения Ьр=0,%6 м начинает снижаться. Данное явление можно объяснить тем, что при увеличении длины Ьр жалюзийной решетки наступает такой момент, когда скорость пылевоздушной смеси на выходе из жалюзийного

очистителя, постепенно снижаясь, принимает такое значение, при котором эффективность противоточного очистителя существенно снижается и начинает определять эффективность работы инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя в целом.

При снижении глубины йж (рис. 5, б) выходного отверстия от максимальных значений статическое давление PSv увеличивается, а эффект очистки Е„ увеличивается до значения глубины Нж=0,12 м, после которого начинает снижаться. Указанное явление объясняется тем, что струя воздуха, выходя из жалюзийного очистителя, разворачивается почти на 180° в пылеосадительной камере. С уменьшением глубины кж радиус разворота струи уменьшается, силы инерции, действующие на частицы легких примесей, возрастают, поэтому про-тивоточный очиститель эффективнее выделяет примеси из воздушного потока. В то же время, с уменьшением глубины hM (при неизменной длине Ьр жалюзийной решетки) возрастает сопротивление воздухоочистителя, скорость пылевоздушной смеси, двигающейся вдоль жалюзийной решетки, уменьшается, уменьшаются и силы инерции, действующие на частицы пыли при движении воздуха между пластинами решетки. Поэтому эффективность функционирования жалюзийного очистителя снижается.

Гидравлическое сопротивление Psv снижается при увеличении длины окна А/ (рис. 5, а) в верхней части разделительной перегородки до максимальных значений, а максимальный эффект очистки Е0 находится в области средних значений А/. Это объясняется тем, что при увеличении длины окна А/ сопротивление воздухоочистителя снижается, следовательно, скорость пылевоздушной смеси, двигающейся вдоль жалюзийной решетки, увеличивается, увеличиваются и силы инерции, действующие на частицы пыли при движении воздуха между пластинами решетки. Поэтому функционирование жалюзийного очистителя становится более эффективным. Однако при чрезмерном увеличении длины окна А/ увеличивается вынос частиц легких примесей из пылеосадительной камеры, что снижает эффект очистки воздуха Д,.

При уменьшении расстояния S гидравлическое сопротивление снижается, а эффект очистки имеет максимальное значение при 5=0,41 м.

Установлено, что при увеличении скорости воздуха на входе в инерционный жалюзийно-противоточный воздухоочиститель в пределах Vgx = 4,2... 11,6м/с эффект Е0 очистки отработанного воздуха

возрастает от 93,80 до 95,06 % (рис. 6), а при дальнейшем увеличении до V^ ~ 16,5 м/с - снижается до 94,85 % (при скоростях витания легких примесей Veum= 0,2...4,8 м/с). Рекомендуемая скорость воздуха на входе в воздухоочиститель - Уех = 9... 12 м/с.

Концентрация легких примесей в воздушном потоке, поступающем на очистку в инерционный жалюзийно-противоточный воздухоочиститель, практически не влияет на эффективность его работы. При изменении концентрации примесей в интервале значений ц-4,19...37,32 г/м3 эффект очистки отработанного воздуха изменяется в интервале £'„=94,92...95,11% при скорости воздуха К„= 12,28 м/с.

Ео, %

95

94

93

3 6 9 12 15 Ую, м/с

I_1_I__]_I_I

0 10 20 30 40 дг/м>

Рис. б - Зависимость эффекта Еа очистки воздушного потока: 1 - от скорости У^ на входе в воздухоочиститель при концентрации легких примесей в воздухе /I = 11,6 г/м?; 2 - от концентрации легких примесей ц при скорости Увх= 12,28 м/с

С целью проверки теоретических расчетов уравновешивающих масс был проведен экспериментальный подбор масс противовесов на опытном образце машины вторичной очистки зерна МВО-8Д. Эффективность уравновешивания решетных станов оценивалась виброперемещением, которое замеряли в горизонтальном направлении в нижней части рамы машины. Замеры производили виброметром при различной массе противовесов. По результатам исследований оптимальная масса противовесов т3-22,24 кг. Отклонение расчетной массы противовесов от экспериментальной составило 3,3%, что подтверждает достаточную точность результатов теоретических расчетов.

О

1 --^ —

В пятом разделе "Испытания машины вторичной очистки зерна МВО-8Д" приведены результаты ведомственных, предварительных и государственных испытаний опытного образца машины МВО-8Д в СПК «Заря» Кировской области.

Государственные приемочные испытания проведены при очистке зерновых культур пшеницы сорта "Иргина" и ржи сорта "Кировская 89". Исходный зерновой материал пшеницы имел влажность 9,5...10,7% и содержал 1,38...4,94% примесей. Зерновой материал ржи имел влажность 13,8...15,3% и содержал 1,26...2,27% примесей. Содержание семян сорняков и других культур в исходном зерновом материале ржи и пшеницы значительно превысило требования ТЗ.

В результате проведенных испытаний установлено, что пневмо-система машины МВО-8Д обеспечивает эффект очистки от легких примесей 78,6...86,73% при уровне поступления полноценного зерна в отходы 1,08...1,80%. Полнота выделения примесей на очистке зернового материала при работе пневмосистемы и решетной части составляет 27,4...63,3%, а эффективность очистки - 37,1...64,2%. Недостаточная полнота выделения примесей в некоторых опытах объясняется наличием в очищаемой культуре трудноотделимых примесей (семена пырея, склероции, спорыньи) и значительного количества семян овса, которые в процессе очистки выделились частично.

При обработке семян ржи при подаче 6,2 и 7,2 т/ч получены семена с чистотой 4=99,0...99,3%, соответствующей нормам категории ЭС (элитные семена) стандарта по содержанию основной культуры, что соответствует требованиям ТЗ. На других подачах были получены семена с чистотой, соответствующей нормам категории РС (репродукционные семена).

Эффект очистки воздушного потока инерционным жалюзийно-противоточным воздухоочистителем при испытаниях машины составил Е(г69,28 % при расходах воздуха проходящего через воздухоочиститель машины б,х=7700...7800 м3/ч и концентрации запыленности выходящего из воздухоочистителя воздуха/1маш~1%,4...83,3 мг/м3.

При испытаниях установлено, что машина МВО-8Д работоспособна, соответствует основным требованиям по показателям назначения, надежности, энергооценке и безопасности конструкции. Машина обеспечивает удовлетворительную обработку зернового материала, имеет незначительные потери полноценного зерна в отходы, дробление зерна в процессе очистки не превышает требований ТЗ.

Расчетный годовой экономический эффект от эксплуатации машины вторичной очистки зерна МВО-8Д составил 38599 рублей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Усовершенствована зерноочистительная машина вторичной очистки зерна, которая содержит наклонный пневмосепарирующий канал дорешетной аспирации, устройства для ввода зернового материала, осадочную камеру, пневмосепарирующий канал послерешет-ной аспирации, инерционный жалюзийно-противоточный воздухоочиститель со встроенным в нем диаметральным вентилятором и верхний и нижний решетные станы (патент РФ № 2319534).

2. Теоретическими исследованиями обоснована математическая модель движения воздушного потока, позволяющая определить направление и величину скоростей воздушного потока в камере инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя зерноочистительной машины. Предложенная конечно-элементная модель расчета поля скоростей воздушного потока в воздухоочистителе согласуется с экспериментальной картиной его течения.

3. По результатам экспериментальных исследований получены модели регрессии эффекта Е„ очистки воздушного потока и гидравлического сопротивления Р$у, определены оптимальные конструктивные параметры инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя (£¿,=0,86 м; //„=0,85 м; Лж=0,12 м; йв=0,155 м; 5=0,41 м; А/=0,046 м) и его жалюзийной решетки (/о=0,012 м; Р=0,027 м; /=0,029 м; /?=29°), при которых обеспечивается эффект осаждения легких примесей до £'„=94 % при гидравлическом сопротивлении до Р5у~221 Па и расходах воздуха, проходящего через воздухоочиститель, ДО (¿^=7800 М3/ч.

4. Установлено, что средняя скорость воздуха на входе в инерционный жалюзийно-противоточный воздухоочиститель влияет на эффективность его функционирования. При увеличении скорости воздуха от 4,2 до 11,6 м/с эффективность очистки возрастает, достигая своего максимального значения Еа=95,06%, а при дальнейшем увеличении скорости до 16,5 м/с эффект очистки несколько снижается, достигая значения 94,85 % при скоростях витания легких примесей от 0,2 до 4,8 м/с. Рекомендуемая скорость воздуха на входе в воздухоочиститель -Увх = 9... 12 м/с.

5. Динамическое уравновешивание решетных станов зерноочистительной машины позволило подобрать оптимальную массу противовесов, при которой практически уравновешиваются силы инерции, действующие вдоль оси колебаний решетных станов, а результаты экспериментальных исследований позволили опытным путем уточнить оптимальную массу противовесов т?=22,24 кг, причем отклонение расчетной массы противовесов от экспериментальной составило 3,3 %, что подтверждает точность результатов теоретических расчетов.

6. По результатам государственных приемочных испытаний, проведенных ФГУ «Кировская МИС» в СПК «Заря» Кировской области, установлено, что машина МВО-8Д работоспособна, соответствует основным требованиям по показателям назначения, надежности, энергооценке и безопасности конструкции. Пневмосистема машины МВО-8Д обеспечивает эффект очистки от легких примесей при очистке зернового материала различных культур 78,6...86,73 %, при уровне потерь полноценного зерна в отходы 1,08...1,80%. Полнота выделения примесей на очистке зернового материала различных культур при работе пневмосистемы и решетной части составляет 27,4.. .63,3 %, а эффективность очистки - 37,1.. .64,2 %.

7. Расчетный годовой экономический эффект от эксплуатации машины вторичной очистки зерна МВО-8Д составил 38599 рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Патент РФ № 2319534, МКИ7 B01D45/04. Устройство для очистки воздушного потока от легких примесей / Сычугов Н.П., Сычугов Ю.В., "Шабалин A.M., Сычугов А.Н.- Бюл. № 8,- 4с.: ил.

2. Савиных П.А., Сычугов Ю.В., Сычугов А.Н. Качественный анализ воздушного потока в пылеулавливающем устройстве // Тракторы и сельхозмашины.- 2008,- № 3,- С.11-12.

3. Савиных П.А., Сычугов Ю.В., Сычугов А.Н. Новые технические средства послеуборочной обработки и переработки зерна, разработанные в ГУ НИИСХ Северо-Востока // Бюллетень отечественного товаропроизводителя ~М., 2007. - № 51. - С. 33-37.

4. Сычугов А.Н. Машина вторичной очистки семян МВО-8Д // Совершенствование технологий и средств механизации производства продуктов растениеводства и животноводства: Материалы научно-практической конференции - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2007.- С. 55-59.

5. Сычугов Н.П., Сычугов Ю.В., Сычугов А.Н. Оптимизация конструктивных параметров инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя пневмосистемы машины вторичной очистки зерна МВО-8Д // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: Межвузовский сб. науч. тр.- Киров: Вятская ГСХА, 2008.- Вып. 8.-С. 214-219.

6. Сычугов Н.П., Сычугов Ю.В., Сычугов А.Н. Расчет воздухораспределителей равномерной подачи (отсоса) воздуха через отверстия // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: Межвузовский сб. науч. тр.- Киров: Вятская ГСХА, 2008.- Вып. 8.-С. 210-214.

7. Сычугов Ю.В., Сычугов А.Н. Машина вторичной очистки зерна МВО-8Д и результаты предварительных испытаний на МИС // Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики: Межвузовский сб. науч. тр.- Киров: Вятская ГСХА, 2008,- Вып. 7,- С. 56-59.

Подписано в печать 30.12.2008 г. Формат 60x84 1/16 Усл. печл.1.0. Тираж 80 экз. Заказ № 2. Отпечатано с оригинал-макета.

Типография НИИСХ Северо-Востока им. Н.В.Рудницкого. 610007 г. Киров, Ленина 166-а.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Основные свойства зерновых смесей.

1.2 Анализ конструкций рабочих органов, применяемых в машинах вторичной очистки зерна.

1.2.1 Классификация и устройство пневмосистем зерноочистительных машин.

1.2.2 Устройства для очистки воздуха от примесей.

1.3 Анализ процесса работы и конструкций зерноочистительных ^ машин вторичной очистки.

1.4 Выводы.

1.5 Постановка цели и задач исследования.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНОЙ МА- 40 ШИНЫ.

2.1 Теоретическое обоснование и выбор схемы воздухоочистиетеля. Рабочий процесс инерционного жалюзийно-противоточного возду- 40 хоочистителя.

2.2 Математическое моделирование воздушного потока в инерцион- ^ ном жалюзийно-противоточном воздухоочистителе.

2.2.1 Конечно-элементная модель воздушного потока в воздухоочи- ^ стителе.

2.2.2 Численные эксперименты по исследованию полей скоростей ^ воздушного потока в воздухоочистителе.

2.3 Динамическое уравновешивание решетных станов машины вто- ^ ричной очистки зерна.

2.4 Выводы.

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Программа экспериментальных исследований.

3.2 Экспериментальные установки, приборы и оборудование.

3.3 Методика проведения лабораторных исследований и обработки ^ экспериментальных данных.

3.3.1 Методика снятия аэродинамической характеристики диамет- ^ рального вентилятора.

3.3.2 Методика исследования воздушного потока в инерционном жа- ^ люзийно-противоточном воздухоочистителе.

3.3.3 Методика определения влияния конструктивных параметров ^ воздухоочистителя на качественные показатели его работы.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1 Обоснование выбора диаметрального вентилятора и его аэроди- ^ намическая характеристика.

4.2 Экспериментальные исследования воздушного потока в инерционном жалюзийно-противоточном воздухоочистителе.

4.3 Исследование влияния конструктивных параметров воздухоочи- ^q стителя на качественные показатели его работы.

4.3.1 Исследование влияния параметров жалюзийной решетки на эффект осаждения примесей и гидравлическое сопротивление возду- 90 хоочистителя.

4.3.2 Исследование влияния основных конструктивных параметров воздухоочистителя на эффект осаждения примесей и его гидравличе- 99 ское сопротивление.

4.3.3 Исследование влияния скорости входа воздуха на эффект осаж- ^^ дения примесей.

4.4 Экспериментальное уравновешивание решетных станов машины ^^ вторичной очистки зерна МВО-8Д.

4.5 Выводы.

5 ИСПЫТАНИЯ МАШИНЫ ВТОРИЧНОЙ ОЧИСТКИ ЗЕРНА МВО-8Д.

5.1 Техническая характеристика машины вторичной очистки зерна МВО-8Д.

5.2 Ведомственные испытания машины вторичной очистки зерна МВО-8Д.

5.2.1 Исследование качества воздушного потока в пневмосепари-рующих каналах машины МВО-8Д.

5.2.2 Регулирование скорости воздуха в пневмосепарирующих каналах машины МВО-8Д.

5.2.3 Эффективность функционирования пневмосепарирующих каналов опытной машины вторичной очистки зерна МВО-8Д.

5.2.4 Эффективность работы осадочных камер и инерционного жа-люзийно-противоточного воздухоочистителя.

5.3 Предварительные испытания машины МВО-8Д.

5.4 Государственные приемочные испытания машины МВО-8Д.

5.5 Технико-экономическое обоснование.

5.6 Выводы.

Основной задачей агропромышленного комплекса России является обеспечение потребностей населения страны в продовольствии и улучшение структуры питания за счет продуктов животноводства. Данную задачу не решить без производства достаточного количества зерна. Минимальная прогнозная потребность в зерне по России должна составить к 2020 г. 120. 125 млн. т [106]. Поэтому в работе агропромышленного комплекса одной из важнейших задач является увеличение производства зерна семенного, продовольственного и фуражного назначения. Получение высоких урожаев зерновых культур и многолетних трав невозможно без высококачественного семенного материала, что в свою очередь предполагает наличие эффективно функционирующих машин вторичной очистки зерна, установленных в технологических линиях послеуборочной обработки [43].

В нашей стране и за рубежом разработано и выпускается большое количество машин вторичной очистки с различным конструктивным оформлением. Чаще всего это воздушно-решетные машины, осуществляющие одно-или двукратную очистку воздухом и на плоских качающихся решетах [81].

В настоящее время отечественными производителями выпускаются следующие машины вторичной очистки зерна: воздушно-решетно-триерная машина МС-4,5 и ее стационарный вариант МС-4,5С, машина СВУ-60 (ОАО "Воронежсельмаш"), разработки ОАО ГСКБ "Зерноочистка" (г. Воронеж) -МВУ-1500, МВУ-10, на ОАО "Яранский механический завод" Кировской области освоено производство машины МВО-Ю, на ООО "СемМАш" разработано семейство универсальных машин ОЗФ-50 и ОЗФ-80. Из зарубежных наибольшее применение в России нашли машины немецкой фирмы «Petkus Wutha» К-547А10, К-531А, К-218/1, а также новые разработки универсальных машин -U 12 2.4, U 15 2.4, М 12 3.6.

В условиях высокой стоимости импортных машин и недостаточной эффективности, экономичности и производительности машин отечественного производства, целесообразно создание новых, энергоресурсосберегающих, экологически безопасных зерно- и семяочистительных машин, обеспечивающих высокое качество выполнения технологического процесса.

Работа выполнена в Государственном учреждении Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н.В.Рудницкого. Исследования проведены в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГУ ЗНИИСХ Северо-Востока им. Н.В.Рудницкого (номер гос. per. 01.200.2.03090).

Цель исследования. Целью исследования является повышение эффективности функционирования машины вторичной очистки зерна путем совершенствования рабочих органов.

Объект исследования. В качестве объектов исследования выбраны технологический процесс, экспериментальный и опытный образцы машины вторичной очистки зерна.

Методика исследований. При проведении экспериментальных исследований использованы стандартные и разработанные нами методики с применением физического и математического моделирования.

Научная новизна. Зерноочистительная машина, содержит наклонный пневмосепарирующий канал первичной очистки, осадочную камеру, пневмо-сепарирующий канал вторичной очистки, диаметральный вентилятор, устройства для ввода зернового материала, инерционный жалюзийно-противоточный воздухоочиститель (патент РФ № 2319534), а также верхний и нижний решетные станы.

Проведено теоретическое обоснование движения воздушного потока в камере инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя с использованием метода конечных элементов.

Получены модели регрессии технологического процесса очистки отработанного воздуха в инерционном жалюзийно-противоточном воздухоочистителе и определены его оптимальные конструктивно-технологические параметры.

Достоверность основных выводов подтверждена результатами экспериментальных исследований, ведомственных, предварительных и государственных испытаний опытного образца машины вторичной очистки зерна, разработанной при участии автора.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили усовершенствовать работу машины вторичной очистки зерна, обладающую высокими показателями качества выполнения технологического процесса.

По результатам исследований разработана конструкторская и техническая документация, изготовлен и испытан на МИС опытный образец машины вторичной очистки зерна МВО-8Д, который установлен в технологическую линию в СПК «Заря» Кировской области.

Годовой экономический эффект от использования машины МВО-8Д составил 38599 рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Вятской ГСХА и ГУ ЗНИИСХ Северо-Востока (2005. .2008 гг.).

По материалам исследований опубликовано 6 научных работ, в том числе работа в издании, рекомендованном ВАК и получен патент РФ на изобретение.

На защиту выносятся следующие положения:

- конструктивно-технологическая схема машины вторичной очистки зерна;

- математическая модель движения воздушного потока в камере инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя;

- динамическое уравновешивание решетных станов машины вторичной очистки зерна;

- модели регрессии технологического процесса очистки отработанного воздуха и оптимальные конструктивные параметры инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя;

- результаты испытаний опытного образца машины вторичной очистки зерна МВО-8Д и ее экономическая эффективность.

Автор считает необходимым отметить, что теоретические и экспериментальные исследования, изготовление и испытания опытного образца машины вторичной очистки зерна МВО-8Д проведены под руководством кандидата технических наук Ю.В. Сычугова при участии кандидата технических наук В.И. Исупова и сотрудников проектно-конструкторского бюро ГУ ЗНИИСХ Северо-Востока, а также при оказании консультационной помощи сотрудников кафедры "Сельскохозяйственных машин" Вятской ГСХА.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Усовершенствована зерноочистительная машина вторичной очистки зерна, которая содержит наклонный пневмосепарирующий канал дорешетной аспирации, устройства для ввода зернового материала, осадочную камеру, пневмосепарирующий канал послерешетной аспирации, инерционный жалю-зийно-противоточный воздухоочиститель со встроенным в нем диаметральным вентилятором и верхний и нижний решетные станы (патент РФ №2319534).

2. Теоретическими исследованиями обоснована математическая модель движения воздушного потока, позволяющая определить направление и величину скоростей воздушного потока в камере инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя зерноочистительной машины. Предложенная конечно-элементная модель расчета поля скоростей воздушного потока в воздухоочистителе согласуется с экспериментальной картиной его течения.

3. По результатам экспериментальных исследований получены модели регрессии эффекта Е0 очистки воздушного потока и гидравлического сопротивления Psv, определены оптимальные конструктивные параметры инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя (Lp=0,86 м; Нп=0,85 м; кж=0,\2 м; /z<j=0,155 м; 5=0,41 м; А/=0,046 м) и его жалюзийной решетки (/о=0,012 м; Р=0,027 м; /=0,029 м; /?=29°), при которых обеспечивается эффект осаждения легких примесей до Е0=94 % при гидравлическом сопротивлении до Psv~221 Па и расходах воздуха, проходящего через воздухоочиститель, до 0^=7800 м /ч.

4. Установлено, что средняя скорость воздуха на входе в инерционный жалюзийно-противоточный воздухоочиститель влияет на эффективность его функционирования. При увеличении скорости воздуха от 4,2 до 11,6 м/с эффективность очистки возрастает, достигая своего максимального значения £0 = 95,06 %, а при дальнейшем увеличении скорости до 16,5 м/с эффект очистки несколько снижается, достигая значения 94,85 % при скоростях витания легких примесей от 0,2 до 4,8 м/с. Рекомендуемая скорость воздуха на входе в воздухоочиститель — Увх = 9.Л2 м/с.

5. Динамическое уравновешивание решетных станов зерноочистительной машины позволило подобрать оптимальную массу противовесов, при которой практически уравновешиваются силы инерции, действующие вдоль оси колебаний решетных станов, а результаты экспериментальных исследований позволили опытным путем уточнить оптимальную массу противовесов 22,24 кг, причем отклонение расчетной массы противовесов от экспериментальной составило 3,3 %, что подтверждает точность результатов теоретических расчетов.

6. По результатам государственных приемочных испытаний, проведенных ФГУ «Кировская МИС» в СПК «Заря» Кировской области, установлено, что машина МВО-8Д работоспособна, соответствует основным требованиям по показателям назначения, надежности, энергооценке и безопасности конструкции. Пневмосистема машины МВО-8Д обеспечивает эффект очистки от легких примесей при очистке зернового материала различных культур 78,6.86,73 %, при уровне потерь полноценного зерна в отходы 1,08. 1,80%. Полнота выделения примесей на очистке зернового материала различных культур при работе пневмосистемы и решетной части составляет 27,4.63,3 %, а эффективность очистки - 37,1.64,2 %.

7. Расчетный годовой экономический эффект от эксплуатации машины вторичной очистки зерна МВО-8Д составил 38599 рублей.

150

1. A.C. № 1314144 СССР, МКИ5 F04D17/014 Диаметральный вентилятор / Сычугов Н.П., Бурков А.И., Грабельковский Н.И., Жолобов Н.В., Гехт-ман A.A., Антюхин В.В. (СССР).- 4 е.: ил.

2. A.C. № 1513212 СССР, МКИ5 F04D17/014 Диаметральный вентилятор-аспиратор / Сычугов Н.П., Бурков А.И., Плехов Б.Г. (СССР).- 2 е.: ил.

3. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.- 280 с.

4. Андреев B.JI. Снижение энергоемкости процесса очистки семян путем разработки замкнуто-разомкнутой пневмосистемы с инерционным жалю-зийно-противоточным воздухоочистителем: Дис. . канд. техн. наук. Киров, 1994.-191 с.

5. Батлук В.А. Исследование процесса пылеулавливания с помощью жалюзийного инерционного пылеуловителя нового типа: Дис. . канд. техн. наук.- Львов, 1973. 148 с.

6. Бурков А.И. Совершенствование пневмосистем зерно- и семяочистительных машин.- Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1997.- 83 с.

7. Бурков А.И. Тенденции развития технологий и технических средств послеуборочной обработки зерна и семян в Северо-Восточном регионе // Инженерная наука сельскохозяйственному производству: Сб. науч. тр.- Киров, 2002.- С. 32-39.

8. Бурков А.И., Андреев B.JI. Экологические аспекты при сортировании семян зерновых культур //Экология и сельскохозяйственная техника: Сб. тр. и докладов С.-Пб.: СЗНИИМЭСХ, 1998. - С 96 - 97. (1.49)

9. Бурков А.И., Сычугов Н.П. Зерноочистительные машины. Конструкция, исследование расчет и испытание.- Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000.- 261 с.

10. Быков B.C. Повышение эффективности процесса сепарирования зерновых смесей на плоских качающихся решетах: Автореф. дисс. . д-ра техн. наук. Воронеж, 1999 г. - 31 с.

11. Вахвахов Г.Г. Работа вентилятора в сети.- М.: Стройиздат, 1975.104с.

12. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных.- М.: Колос, 1973.- 199 с.

13. Вентиляционные установки зерноперерабатывающих предприятий / A.B. Панченко, A.M. Дзядзио, A.C. Кеммер и др. / М.: Колос, 1974.-339 с.

14. Власов M.JI. Совершенствование технологического процесса очистки семенного зерна на зерноочистительной линии: Дисс. .канд. техн. наук — Челябинск, 1993.-209 с.

15. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1972.-С. 788-789.

16. Галицкий P.P., Рудой М.З. Оборудование зерноперерабатывающих предприятий. М.: Колос, 1978.-319 с.

17. Гладков Н.Г. Зерноочистительные машины. Конструкции, расчет, проектирование и эксплуатация.- М.: Машгиз, 1961.- 368 с.

18. Гордон Г.М., Пейсахов И.П. Пылеулавливание и очистка газов.-М;: Металлургия, 1968.-499 с.

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

20. ГОСТ 10921-90. Вентиляторы радиальные (центробежные) и осевые. Методы аэродинамических испытаний.- Взамен ГОСТ 10921-74; Введен 01.07.91.- М.: Изд-во стандартов, 1991.- 15 с.

21. ГОСТ 10921-90. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний. Взамен ГОСТ 10921-74. Введ. с 01.01.92.- М.: Изд-во стандартов, 1991.- 32 с.

22. ГОСТ 122043.80. Оборудование пылеулавливающее. Классификация. -Введ. 01. 01.81.-М.: Изд-во стандартов, 1981.-8 с.

23. ГОСТ Р 52325 2005. Семена сельскохозяйственных растений. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия. Утв и введ. с 23.03.2005. - М.: Стандартинформ, 2005. - 19 с.

24. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов.- М.: Пищевая промышленность, 1979.- 200 с.

25. Диаметральные вентиляторы для сельскохозяйственных машин / Коровкин А.Г., Попов Б.А., Елкин Г.Н., Старков И.С. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1978.- № 12.- С. 45-46.

26. Женишек Н.И. Ротационные пылеотделители. Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материал ам.-М., 1958.

27. Жолобов Н.В. Повышение эффективности функционирования воздушных систем зерно- и семяочистительных машин с диаметральным вентилятором: Дис. .канд. техн. наук.-Киров, 1988.- 174 с.

28. Завалишин Ф.С., Мацнев М.Г. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства.- М.: Колос, 1982.- 231 с.

29. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. М.: Мир, 1986. - 316 с.

30. Зерноочистительная машина К-547 А «Петкус Вута». Инструкция по эксплуатации, изд. 1-ое, 1990 г. - 53 с.

31. Зимин Е.М. Комплексы для очистки, сушки и хранения семян в Нечерноземной зоне.- М.: Россельхозиздат, 1978.- 159 с.

32. Иванов О.П., Мамченко В.О. Аэродинамика и вентиляторы. Л.: Машиностроение, 1986. - 280 с.

33. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.-М.: Госэнергоиздат, 1960. 464 с. (1.50)

34. Испытания сельскохозяйственной техники /С.В.Кардашевский, Л.В .Погорельский, Г.М.Фудиман и др.- М.: Машиностроение, 1979.- 288 с.

35. Казаков В.А. Обоснование технологической схемы и параметров ротационного поперечно-поточного пылеуловителя для очистки воздуха в процессах обработки зерна и семян: Автореф. дис. . канд. техн. наук.- Киров, 1999.- 19 с.

36. Карпенко А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины.-6-е изд. перераб. и доп.- М.: Агропромиздат, 1989.- 527 с.

37. Карпов Б.А. Технология послеуборочной обработки и хранения зерна.- М.: ВО Агропромиздат, 1987.- 284 с.

38. Кожуховский И.Е. Зерноочистительные машины. М.: Машиностроение, 1974. - 237 с.

39. Коннер Дж., Бреббиа К. Метод конечных элементов в механике жидкости. Пер. с англ. Л.: Судостроение, 1979. - 264 с.

40. Концепция развития механизации, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства Северо-Восточного региона европейской части России на 2002.2010 гг. НИИСХ Северо-Востока. Киров, 2002. - 136 с.

41. Коровкин А.Г. Исследование диаметральных вентиляторов ЦАГИ с вихреобразователями. Всесоюзный сборник: Промышленная аэродинамика. Вып. 2 (34).- М.: Машиностроение, 1987.- С. 56-77.

42. Коузов П.А. Очистка воздуха от пыли в циклонах. -Л.: ЛИОТ, 1958. 88 с.

43. Кулагин М.С., Соловьев В.М., Желтов B.C. Механизация послеуборочной обработки и хранения зерна и семян.-М.: Колос, 1970-256с.

44. Листопад Г.Е. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины.-М.: Агропромихздат, 1986.- 688 с.

45. Лукиных Г.Ф., Маликов A.C., Курбанов Р.Ф. Повышение эффективности предварительной обработки зернового вороха // Материалы научно-производственной конференции молодых ученых и специалистов сельского хозяйства.- Киров, 1990.- С. 109.

46. Малис А.Я., Демидов A.C. Машины для очистки зерна воздушным потоком,- М.: Машгиз, 1962.- 178 с.

47. Машины для послеуборочной обработки зерна / Окнин Б.С., Горбачев И.В., Терехин A.A., Соловьев В.М.- М.: Агропромиздат, 1987,- 238 с.

48. Машины для послеуборочной обработки семян. / Под общ. ред. З.Л. Тица.- М.: Машиностроение, 1967.- 447 с.

49. Мельников C.B., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов.- Л.: Колос, 1972.200 с.

50. Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экспериментов.- М.: Наука, 1965.-310 с.

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

52. Никитин Е.М. Краткий курс теоретической механики для вузов. -М. Наука. - 1971 г. - 216 с.

53. Николаи Е.Л. Теоретическая механика. Часть первая. Статика. Кинематика. издание шестнадцатое.-М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1952.-304 с.

54. Основы проектирования и расчета сельскохозяйственных машин / Л.А.Резников, В.Т. Ещенко, Г.Н.Дьяченко, Н.А.Сокол. -М.: Агропромиздат, 1991.- 543 с.

55. Павловский Г.Т., Кожуховский И.Е. Механизация очистки и сушки зерна.- М.: Машиздат, 1968.- 235 с.

56. Патент № 2137529 РФ, МКИ6 В01Д 45/14. Поперечно-поточный ротационный пылеуловитель /А.И.Бурков, В.А.Казаков (РФ).- 6 е.: ил.

57. Патент № 2174623 РФ, МКИ7 F04D 17/04. Диаметральный вентилятор / А.И. Бурков, О.П. Рощин, В.И. Исупов, A.JI. Лаптев (РФ). 3 е.: ил.

58. Патент № 2177565 РФ, МКИ7 F04D 17/04. Диаметральный вентилятор / А.И. Бурков, О.П. Рощин, В.И. Исупов, Ю.В. Сычугов (РФ). 4 е.: ил.

59. Патент № 2204057 РФ, МКИ7 F04D 17/04. Диаметральный вентилятор /А.И.Бурков, О.П.Рощин, В.И.Исупов, Д.Ф.Ефремов, А.М.Кутюков (РФ).-5с.: ил.

60. Патент РФ № 2319534, МКИ7 B01D45/04 Устройство для очистки воздушного потока от легких примесей / Сычугов Н.П., Сычугов Ю.В., Ша-балин A.M., Сычугов А.Н.- Опубл. 20.03.2008., Бюл. № 8.

61. Повх И.Л. Аэродинамика. Руководство к лабораторным работам. -Л.: Машиностроение, 1955 — 186 с.

62. Повх И.Л. Техническая гидромеханика. Л.: "Машиностроение", 1976.-504 с.

63. Постнов В.А., Хархурим И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1974.-344 с.

64. Предварительные испытания машины вторичной очистки зерна МВО-8Д: протокол № 06-47-2006 (9060046). Оричи, 2006. - 33 с.

65. Приемочные испытания машины вторичной очистки семян МВО-8Д:протокол № 06-31-2007 (4070112). Оричи, 2007. - 48 с.

66. Промышленное семеноводство: Справочник /В.И.Анискин, А.И.Батарчук, Б.А. Весна и др.; Под ред. И.Г. Строны.- М.: Колос, 1980.- 287 с. (1.1)

67. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки на-блюдений.-М.: Наука, 1968.- 288 с. (3.13)

68. Ревенко H.A. Выбор пылеуловителей для зерноочистительно-сушильных комплексов // Тракторы и сельхозмашины. 1979. - № 6. - с. 22 -25.

69. Ревенко H.A. Обоснование параметров и разработка эффективных двухступенчатых криволинейных жалюзийных пылеуловителей для зерноочистительных машин сельскохозяйственных предприятий: Дис. .канд.техн.наук.-Москва, 1984.-191 с.

70. Рощин О.П. Повышение эффективности функционирования замкнутой пневмосистемы зерноочистительных машин путем совершенствования основных рабочих органов: Дис. . канд.техн. наук,- Киров, 1998.- 162 с.

71. Савиных П.А., Сычугов Ю.В., Сычугов А.Н. Качественный анализ воздушного потока в пылеулавливающем устройстве // Тракторы и сельхозмашины.- 2008.- № 3.- С. 11-12.

72. Савиных П.А., Сычугов Ю.В., Сычугов А.Н. Новые технические средства послеуборочной обработки и переработки зерна, разработанные в ГУ НИИСХ Северо-Востока // Бюллетень отечественного товаропроизводителя М., 2007. - № 51. - С. 33-37.

73. Сайтов В.Е. Повышение эффективности функционирования машины прдварительной очистки зернового вороха совершенствованием основных рабочих элементов: Дис.канд. техн. наук.- Киров. 1991.-201 с.

74. Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов. — М.: Мир, 1979.-392 с.

75. Сельскохозяйственная техника / Под общ. ред. В.И.Черноиванова. — 6-е изд., перераб. и доп. М.: Информагротех, 1991. -Т.1.-201 с.

76. Сельскохозяйственные машины (теория, конструкция, расчет).- 2-е изд., перераб. и доп. /Б.Г.Турбин, А.Б.Лурье, С.М.Григорьев и др.- Л.: Машиностроение, 1967.- 583 с.

77. Спиридонов A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов.- М.: Машиностроение, 1981.- 184 с.

78. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин /Под ред. М.И.Клецкина.- М.: Машиностроение, 1969.- Т.4.- С.28-35.

79. Справочник машиностроителя. Т.1, под ред. Н.С.Ачеркана.- М.: Машгиз, 1955.- 568 с.

80. Справочник по весоизмерительному оборудованию / H.A.Лотков, А.И.Полухин, А.В.Тантлевский, В.Д.Черных.- М.: Колос, 1981.- 208 с.

81. Степанов Г.Ю., Зицер И.М. Инерционные воздухоочистители. М.: Машиностроение, 1986. - 184 с.

82. Сычугов А.Н. Машина вторичной очистки семян МВО-8Д // Совершенствование технологий и средств механизации производства продуктов растениеводства и животноводства: Материалы научно-практической конференции Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2007.- С. 55-59.

83. Сычугов Н.П. Вентиляторы.- Киров, 2000.- 228 с.

84. Сычугов Н.П. Воздушные системы машин послеуборочной обработки зерна (технологические схемы, теория, расчет): Дис. . докт. техн. наук. Ленинград - Пушкин, 1987. - 527 с.

85. Сычугов Н.П. Выбор вентиляторов для е.- х. машин // Тракторы и сельхозмашины 1973.- №7.- С.29-31.

86. Сычугов Н.П. Состояние и тенденции совершенствования пневмо-систем зерно- и семяочистительных машин //Тр. НИИСХ Северо-Востока. -Киров, 1995. T.IV. - С. 54 - 63. (1.53)

87. Сычугов Н.П., Бурков А.И. Применение диаметральных вентиляторов в замкнутых пневмосистемах зерноочистительных машин // Тракторы и сельхозмашины 1981.- №2.- С.23-26.

88. Сычугов Н.П., Сычугов Ю.В., Исупов В.И. Механизация послеуборочной обработки зерна и семян трав. — Киров: НИИСХ Северо-Востока. 2003 г. - 368 с.

89. Сычугов Ю.В., Сычугов А.Н. Машина вторичной очистки зерна МВО-8Д и результаты предварительных испытаний на МИС // Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики: Межвузовский сб. науч. тр.- Киров: Вятская ГСХА, 2008.- Вып. 7.- С. 56-59.

90. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: Учеб. для втузов.-1 1-е изд., испр.-М.: Высшая школа, 1995.- 416 с.

91. Тимошенко С.П., Янг Ф.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле.- М.- Машиностроение.- 1985.- 472 с.

92. Турбин Б.Г. Вентиляторы сельскохозяйственных машин.- JL: Машиностроение, 1968,- 160 с.

93. Федоренко В.Ф. Уборка и послеуборочная обработка семян трав. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003. 268 с.

94. Финни Д. Введение в теорию планирования экспериментов: Пер. с англ. -М.:Наука, 1970,- 288 с.

95. Хармонд Дж., Клейн JL, Бранденбург Р. Очистка и обработка семян. Перевод с английского П.И. Погодина.- М.: 1963.- 87 с. (1.44)

96. Шенк X. Теория инженерного эксперимента: Пер. с англ. -М.: Мир, 1972.-381 с.

97. Штокман Е.А. Очистка воздуха от пыли на предприятиях пищевой промышленности.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Агропромиздат, 1989.- 312 с.

98. Schwanz Н., Kutter. W. Ein Leistungsfähiger Silbsichter zur Getreidereinigung // Agrartechnik- 1980.- Bd.30 H.H.- S.495-497106. http://www.agroline.rU/news/sibagro/2008/03/l9/04.html