автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования семяочистительной машины путем совершенствования ее воздушной системы

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПОВШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕМЯОЧИСТИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЕЕ ВОЗДУШНОЙ СИСТЕМЫ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного произволг^пя

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

ПЛЕХОВ Борис Гаврилович

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ-ПУШКИН

1994

Работа выполнена в Кировском сельскохозяйственном институте.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Н.П.СЫЧУГОВ, доктор технических наук, доцент А.И.БУРКОВ.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ В.С.СЕЧКИН, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Ф.Н.ЭРК.

Ведущее предприятие: Кировская государственная вокальная машино испытательная станция.

Защита состоится ¿О января 1995 года в 14 часов 30 минут на заседании специализированного совета К120.37.05 по защите диссертаций в Санкт-Петербургском ордена Трудового Красного Знамени государственном аграрном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург-Пушкин, Академический пр., 23, ауд. 719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского аграрного университета.

Автореферат разослан "О » 1994

г.

Ученый секретарь специализированного совета.

кандидат технических наук, доцент I

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В экономике нашей страна сельсютхозяйст-smioe производство занимает особое место. При этом ускоренное и зтойчшюе нараэдвание производства зерна необходимо для более пол-зго и надежного обеспечения потребностей населения продуктами ппта-•1я, промышленности - сырьем, а животноводства - кормами.

Решение этих задач во многом зависит от совершенствования этодов и средств послеуборочной обработки зерна. Своевременное и $фективное проведение этой технологической операции повышает се-э;шыэ ;; продовольственные качества зерна, а также уменьшает его по-эри. Валнейшэй составной частью послеуборочной обработки является чистка зерна от примесей, при этом особое значение придается очист-э семенного зерна. Однако, как показывает практика, выпускаемые на-ей промышленностью кашшш для очистки семян СВУ-5А и МС-4,5 имеют изкую производительность л технологическую эффективность, особенно х пневмосепарируюцие рабочие органы. В связи с этим целесообразно со-дакле более эффективных и экономичных сеыкочистигелькых машин. При азработке и создании таких малин необходимо предусматривать повы-енпэ эффективности технологического процесса путем совершенствована их воздуиных систем.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-нсследовате-ьских работ кафедры сельскохозяйственных машин Кировского СХИ, ключенных в ГНТП 011 032.11.1 "Зерно" (номера государственной регист-юции 01.86.0066024 и 01.92.0004947).

Цель исследования. Повышение эффективности функционирования :емяочистителькой маяикы путем совершенствования ее воздушной системы.

Объектами исследований являлись физико-механические свойства ¡ерновых смесей, технологический процесс пневмосепарации, экспернмен-•альныа и опытные образцы аспирационной воздушной системы с двумя пос-[едовательно работающими" пневмосепарирующими каналами, диаметральным ¡ентилятором-аспиратором и инерционным жалюзшшым воздухоочистителем.

Научная новизна. Разработан диаметральный вентилятор-асппра-'ор с двумя входными (всасывающими) патрубками, обеспечивающий в одном 13 них стабильную подачу воздуха при изменении сопротивления аспира-ионной системы. Установлена закономерность изменения положения цент->а ядра вихря, вращающегося внутри колеса вентилятора, в зависимости )т режима его работы, позволяющая аналитически определять рациональ-юе положение кромки общей стенки всасывающих патрубков.

Разработана новая аспирационная воздушная система семяочи-:тительной машины с двумя пневмосепарирующими каналами, обрабатываю-

идами зерновую смесь до и после решет, к одним диаметральным вентиля тором-аспиратором, в котором осуществляется независимое регулирование скорости воздуха б одном из каналов.

При обосновании глубины пневмосепарирующих каналов предложе но учитывать не только удельную нагрузку, но и их назначение.

Разработан инерционный двухступенчатый налдаийныл воздухоочиститель, обеспечивающий эффективность очистки воздуха до 92... и имеющий аэродинамическое сопротивление не более 300 Па. При опре делении его конструктивных параметров теоретически обоснована необходимость учета рикошета твердых крупных частиц примесей и пыли от внутренней поверхности криволинейной стенки.

Методика исследований. При выполнении диссертационной рабоз использованы стандартные и частные методики исследования с применением физического и математического моделирования.

Практическая ценность и реализация результатов исследований Проведенные исследования позволили наметить пути интенсификации сепарирования зерновых смесей и очистки отработанного воздуха и создать аспирационную воздушную систему, отличающуюся высоким качеством выполнения технологического процесса, низким удельным расходом электроэнергии и обеспечивающую надлежащие санитарно-гигиенические условия обслуживающему персоналу.

Результаты исследований диаметрального вентилятора-аспиратс ра и воздушной системы переданы ГСКБ АО "Воронежсельмаш" и использу ются при разработке новых семяочистительных машин.

В ходе теоретических и экспериментальных исследований определены наиболее рациональные конструктивно-технологические параметр основных элементов воздушной системы и воздухоочистителя опытных се мяочистительных машин МВД-7 и МВ0-7С. Эти машины .испытаны в хозяйсч венных условиях учхоза Кировского сельхозинститута и Кировской мал» ноиспытательной станции. По результатам ведомственных испытаний машина МВ0-7С рекомендована на государственные испытания.

Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуа дены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Кировского СХИ (1987...1993 гг.), С.-Петербургского ГАУ (1988...1990 гг.), техсовете ГСКБ АО "Воронежсельмаш" (1989...1990 гг.), на научно-технической конференции "Научно-технический потенциал ВУЗов - народному хозяйству" (г. Киров, 1989 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам земледельческой механики (г. Мелитополь, 1989).

Публикация результатов исследований. Основное содержание иссертации отражено в девяти научных статьях, пяти авторских сви-етельствах и решении ВНИИГПЭ о выдаче патента.

Защищаемые положения:

- аэродиначичеекая схема диаметрального вентилятора-аспира-ора с двумя патрубками, обеспечивающего в один из них стабильную одачу воздуха;

- закономерность изменения положения центра ядра вихря внут-и колеса диаметрального вентилятора в зависимости от режима его ра-оты;

- технологическая схема аспирационной воздушной системы се-яочистителъной машины с двумя пневмосепарирущими каналами, обраба-ывающими зерновую смесь до и после решет, и одним диаметральным вен-илятором-аспиратором, в которой осуществляется независимое регулиро-ание скорости воздуха в одном из каналов;

- схема инерционного жалюзийного воздухоочистеля с плоскопа-аллельным движением воздуха, тлеющего низкое аэродинамическое со-ротивление и достаточную для практических целей степень очистки;

- рациональные конструктивно-технологические параметры пне-мосепарирующих каналов, осадочных камер и воздухоочистителя;

- результаты производственных испытаний опытных малин МЗО-7 МВ0-7С с разработанной воздушной системой и воздухоочистителем.

Объем и структура диссертации. Дисертационная работа состоит з введения, пяти разделов, выводов, списка использованной литературы з 119 наименований и приложений. Работа изложена на 194 страницах, одержит 62 рисунка, 7 таблиц, 14 приложений.

СОДЕРгКАНИЕ РАБОТЫ

В введении отражена сущность выполненной работы и основные по-ожения, выноси».ие на защиту.

В первом разделе "Состояние вопроса и задачи исследований" риведены основные свойства зерновых смесей, дан анализ воздушных истем зерно- и семяочистительных машин, устройств ввода зерновой меси в вертмсальные пневмоселарирующие каначы и устройств для очис-ки отработанного воздуха, особенности функционирования указанных истем и устройств, определены пути повышения эффективности процес-а очистки зерновой смеси и воздушного потоса от примесей. В резуль-ате анализа научных работ В.Л.Андреева, И.П.Безручкина, А.И.Бурова, В.Ф.Веденьева, В.В.Гортинского, А.В.Демского, А.М.Дзядзио.Н.В.

Колобова, И.М.Зицера, А.Я.Малиса, А.С.Матвеева, Н.А.Ревенко, Г.Ю. Степанова, Н.П.Сычугова, З.Л.Тица, Б.Г.Турбина и других ученых разр ботаны схемы аспирационной воздушной системы с диаметральным венти лятором-аспиратором и жалюзийного воздухоочистителя для семяочисти-тельной машины и поставлены следующие задачи:

- изучить процесс функционирования диаметрального вентилятс ра-аспнратора с двумя входными (всасывающими) патрубками, определит их рациональные параметры при установке вентилятора над осадочными камерами воздушной системы, при которых обеспечивается необходимс соотношение скоростей и стабильная подача воздуха в пневмосепарирук щие каналы;

- установить влияние сопротивления сети на изменение поло;«: ния центра ядра вихря внутри колеса вентилятора;

- обусловить конструктивные и рекимные параметры устройсм ввода зерновой смеси в каналы - питающего валика и наклонной плоскости, оканчивающейся горизонтальным участком;

- определить рациональные конструктивно-технологические параметры пневмосепарирующих каналов с учётом их назначения и значен! удельной нагрузки;

- теоретически изучить процесс работы криволинейного каяк зийного воздухоочистителя и экспериментально уточнить рациональнь конструктивно-технологические параметры двухступенчатого инерционнс калюзийного воздухоочистителя с плоскопараллельным потоком воздуха;

- провести производственные испытания экспериментальной с* ыяочистительной маакны с аспирационной воздушной системой, опредс лить качественные показатели технологического процесса, а также ос новные технические показатели.

Во втором разделе "Теоретические предпосылки для совершена ьования аспирационной воздушной системы" проведен анализ рабочегс процесса диаметрального вентилятора-аспиратора с двумя входными (в< сывающими) патрубками, у которого общая стенка патрубков 5 (рис.1; установлена относительно колеса 3 с зазором и разделяет входнс окно АВ вентилятора на две части с угловыми расстояниями Ае„ иХе»

Известны формулы, по которым предлагается определять расхс воздуха 0, и Ц9 в патрубках:

--7.-451

а) Формулы получены А.И.Бурковым.

¡V=(5Г-Д^В,АВ] "^Упй^-^ца.

ТГ+Л-ЗГ-ДаС

де Л О - ширина вентилятора; К = Г/ ; Г - 2ГГги>!у- циркуляция

эктора скорости с угловой скоростью о) вокруг вихревого цилиндра ¡адиуса ; т = г0 - расстояние между осями вращения вихря и

V * * ,

•олеса; а1 - угол, определяющей линию тога на внутренней окружности юлеса; ГЛР^у/Р- количество перетекающего воздуха через ¡азорДс; ^-с = 0,6...0,8 - коэффициент расхода, учитывающий сжатие ;труи и неравномерность скорости истечения;/V-- угол смещения центра [дра вихря при увеличении сопротивления сети.

Рис. 1. Схема диаметрального вентилятора-аспиратора с двумя входными патрубками: 1 - корпус; 2 - лопатка; 3 -колесо; 4, 6 - входные (всасывающие) патрубки; 5-общая стенка патрубков;

- язык; 8 - нагнетательный патрубок

Угол Дс1зависит от нагрузки на вентилятор и определяется его 1эродиначичес;а!мн свойствами. В зависимости от значения угла Ас£ и требуемого соотношения скоростей Ц/ (расходов) воздуха в пневмосе-1арирующих !{аналах положение кромки "С" общей стенки, обеспечивающее стабильную подачу воздуха в один из канатов, изменяется. Аналитически рассчитать значение этого угла крайне затруднительно. Поэтому :редлагается экспериментальным путем установить закономерность ^с^ = изменения положения центра ядра вихря в зависимости от сопротивления сети, что позволит, при использовании уравнения 1 и 2 эпределить в первом приближении рациональное положение кромки "С"

для заданных условий функционирования вентилятора.

Для обоснования основных конструктивных параметров устройст кзодз зерновой смеси в пневмосеиаркрующие каналы рассмотрена работ пахавшего валика с верхней подачей для первого и наклонной плоскост с горизонтальным участком на конце для второго кневьюаеварирующж ¡саналов.

При это;,! получена формула для определения плошдци поперечно го сечепкл аелобка питающего валика:

[■:.., - -Цг- • , о

'-зк. "б 15

и радиуса колобка для профиля в виде дуги половины окружности:

Г., -</21г;к/5Г , (4

где 8 - номинальная производительность ыааины; б = 1,25...1,30 -коэффициент превышения производительности; I»«. = 08...О,С - коэффиц 2нт заполнения желобков; - число зкдлобгюв, принимаемое в завис костя от диаметра валика и условия непрерывности подачи; - дли зазика, равная ширине воздушной системы (0,9 ы); - частота сраш, пил валика; Ь' ~ объемная масса подаваемого материала ( 760 кг/и3 п пшенице).

Используя рекомендации А.Я.Ыалиса и А.Р.Демидова с учете торможения зерновок на горизонтальном участке наклонной плоскост выведена формула для определения начальной скорости ввода зерно вей смеси в канал:___

^ -^^(ИпЛ -|сойо1) + -г^^ , ' (5

где У - длина пути зерна по наклонной плоскости; - угол наклона плоскости к горизонту; ¿¿- - длина горизонтального участка _на конц ка:слонной плоскости; $ - коэффициент трения; 0о = ¿¿и^УЙсул - начал ьая скорость зерновга; на намоиной плоскости; 11 - высота свободное падения зерна ¡¡а наклонную плоскость.

Задаваясь углйм наклона плоскости .близки;.! к углу трения зерна о металлическую поверНость, высотой И и длиной горизонтально: участка, можно определить длину пути зерна по наклонной плоскост: при которой обеспечивается оптимальное значение скорости ввода зерн вой смеси Ц© = 0,3...0,5 м/с:

а- (б

В результате анализа конструкций пылеулавливающих устройс1 установлено, что для воздушных систем передвижных и автономно фушад

глруюида зерно- и семяочкстительных меамн целесообразно ¡меть инер-;юнный тип воздухоочистителя с криволинейной калюзийной поверхностью, •связи с эт?!М рассмотрен процесс движении частиц в криволинейном ка-зле (рис. 2).

Рис. 2. Схема двшения частиц в криволинейном ¡санале жалюзшшого воздухоочистителя: --- - движение воздуха;---- -

движение частиц

Ч1

Г.Ю.Степанов и П.Ы.Зицер при изучении движения частицы пыли потоке воздуха приводят дифференциальное уравнение движения ее цен-ра массы:

=хр, (7)

це Х- - ¡коэффициент присоединенной массы; П - масса твердой части-ы; IX - вектор абсолютной скорости частицы; £р - сумма векторов сил, ействующих на частицу, в криволинейном потоке, при этом:

£р=ра*(с?т-0А) ^'Р,., (8)

це р0 - сила аэродинамического сопротивления движению частицы; бг - йл) - равнодействующая сил тяжести и архимедовой ; й^ ентробекная сила; р^ - сила, действующая на частицу в неравномерном □ле давлений; Р_л - равнодействующая прочих сил.

Учитывая незначительность коэффициента, у и то, что по срав-ению с силой аэродинамического сопротивления и центробежной все дру-ие силы, указанные в формуле (8), малы, дифференциальное уравнение видения частицы относительно осей координат можно записать:

Г т<1«гя/сИ = Р„ + ,

| т<1Уч/с1* -Ра1-г .

При обосновании кривизны наружной стенки канала рассмотрен роцесс движения частицы до и после удара о поверхность (рис. 3).

Углы и определяют направленно движения частицы до и

( 0 )

¿:о-а;;е встречи с нэьгр/ьсстьа канака,првчга че:.> больше их значение, гол меньке вероятность рикошета чзетица. При рикошет отсутст

лует. Угол падения „;:ч находится пз геометрического соотношения:

-Ып , (ю)

где сАп - угол мзлду осью ОХ и-касательной к поверхности в точке Естречи, а ) ■ Следовательно, для увеличения

необходимо уменьшать уголе£0 и увеличивать .

Р>;с. 3. Схема рикоаота частицу от криволинейном стенки канал Без учета сопротивления среды при горизонтальном движении частицы угол = 0 ( рис. 3,6 ), тогда

-ахай'ш (4 - Ик/Йг) * < 11 >

гдо г?? - радиус наружной стенки канала; глубина канала в ради-

¿¡лънзм сечении, проходящем через точку касания В.

Из соотношения Ньютона имеем: , откуда

"и£ (12)

С учетом 1ц = 0, получим:

. (13)

Решая уравнения (11) н (13) относительно угла , опре-

деляющего положение центра кривизны наружной стенки канала радиусом , получим:

с1Птм=агссЦ

где Кг

К6(Йа -Нк)

Угмк-н**'

( 14 )

коэффициент восстановления нормального импульса После

удара ( он зависит от упругих свойств материала ).

При рассмотрении процесса движения твердой частицы з криволн-ейной каяозийной решетке ( рис. 4 ). Определены два условия сепарации астицы пыли в ней:

Гх > 1°, при Ц'к <Ч'гаа» : V'?. > 0 .е. частица к моменту окончания поворота потока на угол ф^^ достигав внешней границы струи и после отражения от пластины не попадает струи очищенного воздуха. При этом угол поворота потока определяет-п геометрическим соотношением:

ц',^ ~ ог/а - „ = зг - % - (с-, * гг), с 15)

де о1п "5Г/Й л'1р1~(с!ч +а) ~ угол между осью ОХ и поверхностью ластины; =£/!?,- центральный угол установки пластины с шагом с .

к

Рис. 4. Схема движения твердой частицы в криволинейной жалювийной решетке

Результаты исследований далюзийных решеток показывают, что величение эффективности очистки может быть достигнуто уменьшением гла с! , # и шага 1 пластин. При этом необходимо учитывать, что овыпение эффекта очистки сопровождается увеличением азродинамичос-ого сопротивления воздухоочистителя.

В третьем разделе " Программа, экспериментальные установки, етодика исследований и обработки полученных данных " представлены рограмма экспериментальных исследований, составленная в соответст-ии с поставленными задачами, общепринятые и частные методики, опп-

сана лабораторные установка для исследования влияния параметров входной коробки на работу вентадятора, для изучения работы дашет- • рального вентилятора-аспиратора с двумя всасываовдыи входными патрубками, для исследований асцлрациояной воздушной системы сеыпочисти-телыгой машины с двумя пневиосепарирующими каналами и одни,: вентилятором-аспиратором и установки для исследования воздухоочистителей, а также использованные приборы и оборудование.

Изучение технологического процесса очистки семян и определение рациональных параметров аспирационной воздушной системы проводили на установке, схема которой приведена на рисунке 5. Размеры лабораторной установи! в продольно-вертикальной плоскости соответствовали параметрам воздушной системы натуральной семяочистительной ма-

параметров воздушного потока; 2,9 - пневмосепарирующие каналы; 3 - шнек; 4,8 - регулировочные заслонки; 5,13 - отражательные перегородки; 6 - диаметральный вентилятор-аспиратор; 7 - выходной патрубок;11,17 - устройства ввода зерна; 12,18-диафрагмы; 14,16 - осадочные камеры; 15 -смежная стенка камер. ■

Процесс функционирования двухступенчатого инерционного жалю-

- и -

зкйного воздухоочистителя ( ИЖВ, рис. б ) л определение его рациональных конструктивно-технологических параметров проводились на установке шириной 0,3 и.

/ 2. Рис. 6. Технологическая схема

инерционного двухступенчатого каяазийного воздухоочистителя (1НЗ): 1 - входной патрубок; 2 - лалюзийнат поверхность первой ступени очистки; 3 -корпус; 4 - рабочий канал первой ступени очистки; 5 - входной патрубок второй ступени очистки; б и 8 -осадочные камеры; 7 - выводное устройство примесей; 9 - выходной патрубок; 10 - пылеотделитель второй ступени очистки; 11 - рециркуляционный канал; —>- -поток воздуха с примесями;

----- - осаждаемые примеси;

с - движение очиценного воздуха

При исследовании параметров воздушного потока в вентиляторах и воздушных системах испольвовались микроманометры, трубки Пито-Прандтля и цилиндрический зонд. Мощность, потребляемую на привод вентиляторов замеряли ваттметром и прибором К-Б05. Уровень шума в зоне работы установок и машины определяли шумомерами ШУМ-1М и ИНЗВ, аэродинамические характеристики компонентов зерновых смесей и засорителей - на пневмо-классификаторах РПК-30 ЗИМ н К-293 (Германия).

При исследованиях применялись методы математичесгаго планирования эксперимента, физическое моделирование процессов, регрессионный анализ, статистические и численные методы с использованием персональных компьютеров и микрокалькуляторов.

В четвертом разделе "Результаты экспериментальных исследований аспирационной воздушной системы семяочистительной машины" представлены результаты исследования диаметрального вентилятора-аспиратора, аспирационной воздушной системы и одно- и двухступенчатого воздухоочис-

тителей. Установлено, что на работу диаметрального вентилятора при у] де поворота воздуха в нем 90° определенное влияние о-сазываот гд^ бина входной коробки и высота ее стенок. Экспериментально доказано,«: рациональными параметрами входной коробки диаметрального вентилятора углом поворота потока воздуха являются глубина & = 0,65. ..0,7Е

при расположении стенок от оси вращения колеса.вентилятора на расстоянии £< «= 0,15...0,20 ми 0,50. ..0,55 ы и высота Н^' 0,30 м, 41 соответственно составляет £ = 2,2.. .2,5 Э* и Н£.1,0Ва наружного Д1 ыетра колеса.

Определена закономерность изменения положения центра ядра ви> ря внутри колеса в зависимости от режима его работы ( сопротивлени? сети) ¿Ы. = 17 Ч^.

Экспериментами установлено, что положение общей стенки всась вьющих патрубков к диаметрального вентилятора-аспиратора влияет на с1] бильность подачи воздуха в аспирационные каналы и на общие расходы вс адуха. Наиболее стабильная подача воздуха осуществляется в первый кг нал на режиме свободного выхода воздуха из нагнетательного патрубке при установке кромки общей стенки с координатами I - 0,14 м и И -0,08 м (0,47 и 0,27Рг) от вертикального и горизонтального диаметров колеса вентилятора. При этом отношение расходов воздуха в патрубках составляет И» / йг = 0,8.

При установке диаметрального вентилятора-аспиратора в воздушной системе сеыяочистительной машины общая стенка всасывающих патрубков является смежной стенкой осадочных камер системы. Опыты подтвердили возможность обеспечения независимого регулирования скорости воздуха в первом пневмосепарирувдем канале при рациональном положении кромки смежной стенки ( I. = 0,20 м; И = 0,12 м, рис. 7).

При рассмотрении работы осадочых камер изучено влияние отражательных перегородок в них на процесс осаждения примесей. Для этого использован наименьший ротатабельный план типа правильного шестиуголь ника, когда один фактор варьируется на трех уровнях,а другой - на пят После обработки опытных дачных получены математические модели, адекватно описывающие процесс осаждения примесей в осадочных камерах: УСо(- 95,1 + 0,7 X, - 0,4 1,4 Х^ - 1,1 X? - 0,8 Х,Хг ; ( 16 )

\'ео4= 93,3 + 3,1 " 5,8 Х«* ( 17 )

На основе анализа этих моделей сделан вывод, что отражательны

перегородки, предназначенные для создания V - образного движения во духа, целесообразно установить на расстоянии 0,29 и 0,40 ы от стенк камеры со стороны входа воздуха с примесями, а их кромки - на расстоя

т.

9

д

л " Т'4^- 'I ! >

\\\

Л \ч

•» V,!

N

¡0 ё0 за 40 Я> бЩфЗ. ' О й? £0 $0 40 5"0 <¿¿0*1

Рис. 7. Зависимости скоростей воздуха в первом (сплотке линии) и втором (пунктирные линии) пневыосепарируюгаих канатах от угла с- и б поворота регулировочных заслонок: а - при дросселировании второго канала; б - при дросселировании первого капала: —о--0° ; —а--20° — 30°; —«--40*;

- 50°; —:'<■

60";

70 я

:ии • [ер.

0,55 и 0,56 м от дна соответственно первой и второй осздочнкч кл-

Для обоснования конструктивно-технологических параметров пнов-юсепаркрующих каналов воздушной системы были реализованы план Бокса : для четырех факторов у первого ( канал первичной очистки ), и план ¡окса-Бэшаша второго порядка для трех факторов - у второго ( 1санал ¡торпчной очистки). Уровни варьирования значимых факторов установлены ак по результатам теоретических расчетов, так и на основами поиско-,ых опытов. Критериями оптимизации для обоих каналов приняты эффект чистки Е . удельный расход энергии НуО и поступление полноценного а ¡ерна в отходы.

В результате реализации плана эксперимента для первого 1\анала олучены адекватные (вероятность Р = 0,95) модели регрессии: УЕ< - 96,44 - 1,70 X, - 0,27 Ха + 3,04 Х^ + 1,93 Х4 - 0,14 Х,Х4+ + 1,25 Х,Х3 + 0,76 Х,Х4 + 0,25 ХгХ3 + 0,25 Х2Х,( - 0,69 Х3У4 + + 0,40 Х(2+ 0,35 Х3г- 2,4 Х^ ; ( 13 )

4//JSi>1 = 3>93 " i.83 + °'09 хг + °>44 xs + °-56 хл" °'03 x;xa "

- 0,04 x,x3 - 0,14 - 0,14 X£X^ + 0,11 X^ + 0.91 xf+

+ 0,41 X * + 0,11 X,2. ( 19 )

Из анализа этих уравнений следует, что эффект очистки £ достаточно высокий (86,3. ..99,4 %) во всем диапазоне варьирования фа* торов, а на удельный расход энергии Му34наибольшее влияние оказывает подача (Х() и глубина канала (Ху.). Поэтому сделало заключение, что при удельной нагрузке до 130 кг/(ч-см) ( по пшенице ) рациональной глубиной первого пневыосепарирующего канала следует считать hp 0,12...0,14 м, а частотой вращения питающего валика диаметром 0,07 м - rig = 225 мин"'.

Рабочий процесс во втором канале описывается следующими адекватными математическими моделями: уСа = 0,28 - 0,22 Х,+ 0,20 Х£ + 0,64 Х3 - 0,16 Х4Ха- 0,27

+ 0,23 Х2Х3 + 0,13 xf + 0,38 Х32; ( 20 )

V6,53 + 1,44 Хг 2,61 Xj. + 1,28 Xj- 1,18 Х,Хд- 0,20 Х,Хг+ + 0,65 Х,2 + 1,30 Хгй+ 0,27 Xj2; ' ( 21 )

УЕг = 63>95 + 6.13 х< " и'68 х2 + 2>56 >ЧХ& • ( 22 )

Максимальное значение эффекта Ejmax= 84,57. очистки достигается при следующих уровнях факторов (рис. 8): Х{ = +1 (глубина канала - 0,16 м), Xj = -1 ( удельная подача материала - 60 кг/(ч-см) ), Х3 = +1 (скорость воздушного потока в канале - 7,5 м/с). При этом потери аг зерна незначительны , но удельный расход энергии наибольший.

Таким образом, отдельные факторы по-разному влияют на критерии оптимизации. Рациональной глубиной второго пневыосепарирующего канала при удельной нагрузке до 130 кг/(ч-см) (по пшенице) следует считать ht «= 0,130...0,160 м, при этом меньшее удельное потребление энергии fJu3j достигается при меньших значениях и в то же время достаточно высоком эффекте очистки (Ей= 65...68 %) и при незначительных ( Од до 1,29 %) потерях зерна.

Уточнение рациональных значений геометрических параметров первой ступени двухступенчатого ИЖВ проводилась путем реализации плана Бокса-Еенкина второго порядка, а для второй ступени - плана ПЮ z\ Факторами являлись: глубины рабочих каналов ступеней на входе и выходе и скорости ввода запыленного воздуха в эти каналы. За критерии оптимизации выбраны эффективность Е0 осаждения примесей и аэродинамическое сопротивление Р5у воздухоочистителя. Адекватные математические модели, полученные в результате расчетов по формулам регрессионного

рсстп (Хт, = +1) воздуха бо втором канале:--Х2 = -1;

----Х,= 0; .......- X а = +1;

анализа, имеют вид дл:-1 первой ступени: V/ = 97,723 + 4,410 X, - 0,074 Хг + 0,265 Х} - 0,284 Х,Хг -пг - 0,589 Х,Х- + 0,376 Х»Х3 - 0,303 X®- 0,434 х|- O.IIQS^V = 216,817 + 39,98 XÎ - 19,244 ХА + 91,719 Х3 - 12,487 Х.Х,^ + + 21 .,837 Х,Х3 = 10,3 X2Xj - 0,122 3.084 X * + O.SJPX^,5 для второй ступени :

у" = 97,05 -.0,20 X, + 0,28 Х2 + 0,18 Х4Х£ - 0,15 Х,Х, ; ( £5 ) у» = 230,68 + 62,71 Хг 1,89 X3,02 Х,Х3. ( 25 )

Анализ поверхностей отклика, описанных данными уравнениями, и решение компромиссной задачи проводились методом наложения двумерных сечений. В результате анализа определены рациональные конструктивно-технологические параметры воздухоочистителя для условий функционирования его в аспирационной воздушной системе семяочпстительной мазилы: скорость ввода в рабочий канал запыленного воздуха ^¿>=9.. .12 к/с;

глубина рабочего канала первой ступени очистки па входе Mj,^ = 0,195 и и на выходе Hgblx = 0,105 м; глубина рабочего ¡санала второй ступени очистки на входе hga - 0,120 м и на выходе hg;4X= 0,08 м; угол установки пластин калюзийных поверхностей h\ = "сГл = 20°, ширина пластин Ь = 0,04...0,05 м при их шаге i = 0,03 м.

В пятом разделе "Производственная проверка результатов исследований" представлены методика и условия испытания аспнрационной воздушной системы и воздухоочистителя, установленных на машину, и опытной семяочистительной машины, результаты исследования воздушной системы машины с воздухоочистителем на холостом режиме, а также приведены результаты производственных испытаний самопередвижной семяочисти-тельной машины МВО-7 с разработанной аспнрационной воздушной системой в учебно-опытном хозяйстве Кировского СХИ и предварительных испытанш' стационарной семяочистителыюй машины МВ0-7С с усовершенствованное воздушной системой в опытном хозяйстве Кировской зональной государственной машино испытательной станции (рис. 9). Испытания показали, чтс данные машины обеспечивают хорошее качество очистки зерновой смеси и выполнения технологического процесса.

На предварительных испытаниях машина МВ0-7С по сравнению с базовой машиной СВУ-5А показала производительность выше на 40 %, а удельную металлоемкость и удельный расход-энергии были ниже на 29,1 к 61,0 % соответственно. При определении безопасности и эргономичное^ машины установлено, что максимальный уровень шума в зоне обслуживания машины составил 86 дБ (при допустимом - 80 дБ), а максимальная концеь трация пыли - 3,6 мг/м3 (при допустимой 10 мг/м1).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Диаметральный вентилятор-аспиратор с двумя входными патрубками целесообразно использовать в воздушных системах семяочисти-тельных машин с двумя пневмосепарирующими каналами. При этом за счет рационального положения кромки общей стенки входных патрубков относительно колеса обеспечивается практически независимое функционирование одного из каналов (стабильная подача воздуха) при изменении сопротивления (подачи воздуха) в другом. Для аналитического определения рационального положения кромки общей стенки входных патрубков установлена закономерность изменения положения центра ядра вихря внутри колеса в зависимости от режима его работы (сопротивления сети) Дс1 - 17 4»Sy.

2. Аспирационная воздушная система семяочистительной машины с двумя пневмосепарирующими каналами, обрабатывающими зерновую смесь

¥

70

%

1

%

№

■55,0 ф-

ол

ч,

%

930

■:с- ЗТи

X

* у —г- 5=3

о я О

к Л о -^"Г-Л

д л

г-^яГ " || ч .

згг

№

■500

I

200

то

£¡0

5а Чзо £

£0,0 бор 30,3

%

9Яд

700

>-200

г з « 5- б а г/ч

Рис. 9. Агротехнические показатели работы стационарной семяо-чистительной малины МВ0-7С на предварительных испытаниях в' К51С при вторичной очистке семенного зерна ржи (а) и ячменя

(¿>) : —о--выход V семян первого сорта; —х--чистота Ч

семян;—л— содержание £ сорной и зерновой примеси; —•--

потери а3 зерна основной культуры в отходы; —п--эффективность Е очистки;—*--полнотаП выделения примесей.

до и после решет, и одним диаметральным вентилятором-аспиратором имеет высокое качество выполнения технологического процесса и низкий удельный расход энергии за счет подачи в зону сепарации равномерного

и стабильного воздушного и зернового потоков и оптимизации конструктивно-технологических параметров. Определено, что независимое регулирование скорости воздуха в одном из каналов и необходимое соотношение скоростей воздуха в ¡сан ад ах достигается при установке кромки смежной стенки осадочных камер (общей стенки входных патрубков) на расстоянии 1.= 0,20 м от вертикального диаметра колеса вентилятора в сторону нагнетательного патрубка и на расстоянии Н = 0,12 м ниже горизонтального диаметра колеса.Это составляет соответственно 0,66 ] 0,40 В а, наружного диаметра колеса.

3. Рациональная глубина вертикальных пневмосепарирующих каналов зависит от их назначения и удельной нагрузки. При удельной нагрузке до 130кг/(ч-см)(по пшенице) рациональная глубина канала первичной очистки составляет 0,12...О,14 м,а канала вторичной очистки -0,13...0,16 ы. При этом ввод зерновой смеси в канал первичной очистки целесообразно осуществлять питающим валиком диаметром 0,07 » с верхней подачей и частотой вращения 225 мин"1, а во второй канал - по наклонной плоскости длиной 0,1 м, установленной под углом 30...35? имеющей длину 0,1 м и оканчивающейся горизонтальным участко* 0,02 м, при этом высота установки лотка решетного стана относительно наклонной плоскости составляет 0,05 м.

4. При высоте 0,9 м и длине первой и второй осадочных камер 0,73 и 0,87 м отражательные перегородки, предназначенные для создания \/ - образного движения воздуха, целесообразно устанавливать на расстоянии 0,29 и 0,40 м от стенки камеры со стороны входа воздуха,

а их кромки - на расстоянии 0,55 и 0,56 м от дна соответственно первой и второй осадочных камер.

5. Инерционный двухступенчатый жалюзийный воздухоочиститель с плоскопараллельным движением .воздуха, включающий последовательно установленные криволинейный канал, пылеосадительную камеру и прямолинейный канал, хорошо компануется с элементами воздушной системы и обеспечивает в реальных условиях эффект осаждения примесей дс 97...98% при сопротивлении до 300 Па.

Положение центра кривизны наружной стенки канала определяется углом между вектором скорости частицы в момент удара о стенку и каса-тельнои в точке встречи ^птохк

Рациональными конструктивно-технологическтш параметрами воздухоочистителя для воздушной системы машины МВД-7 являются: глубина криволинейного канала на входе. Н&* « 0,19...О,20 м и выходе Нбых = 0,10...0,11 м, радиус жашозийной поверхности 0,225 м, длина канала Е, = 0,55 м. скорость воздуха на входе в канал 1% = 9...12 м/с.

лубина пылеосадительной ¡самеры 0,8 м, глубина прямолинейного канала а входе и выходе 0,11 м, hEb„= 0,08 м, длина 1санала 0,4 м.

ри этих значениях параметров расход воздуха составляет 1,8...2,4 ь/с на 1 метр пирини воздухоочистителя.

5. Испытание опытных семяочистительных машин ШО-7 и МВ0-7С разработанными воздушной системой и воздухоочистителем подтвердили .ycoicym эффективность их функционирования и значимость решаемой адачи. По сравнению с базовой машиной СБУ-5А машина МВ0-7С ¡меет выше на -10% производительность, ниже на 29,1 и 61% удельную ¡еталло- и энергоемкость и обеспечивает более высокую степень очист-;н зерновой смеси. Кроме того, максимальная концентрация пыли в зоне ¡бслуживачня (3,6 ыг/ы5) не превышает допустимого уровня (10 мг/ма).

Основные положения диссертации опубликованы в следуюшда ра-

5отах:

1. A.c.1512687 СССР, МКИ5 В07В 4/02. Аспирационная система ¡ерноочистительной машины /Н.П.Сычугов, А.И.Бурков, Б.Г.Плехоз, Н.И. 'рабельковский, Н.К.Панкратов, А.А.Гехтман, Ю.П.Полунин (СССР) //От-фытня.Изобретения.-1989.-N 37.

2. Бурков А.И., Плехов Б.Г. Исследование рабочего процесса осадочных камер и пневмосепарирующих каналов аспирационной системы земяочистительной машины /Киров.с.-х. ин-т.-Киров,1990.-И с.-Лен.во ЗНИЛТЭИагропром: Механизация и электрификация с.-х.производства.-1990.-N 9.-С.10.

3. Бурков А.И., Плехов Б.Г. Аспирационная пневмосистема се-чяочистительной машины //Тракторы и сельхозмашины. -1991.-N 10.-С. 31-33.

4. A.n.1513212 СССР, МКИ* F04fl 17/04. Диаметральный вентилятор-аспиратор /Н.П.Сычугов, А.И.Бурков, Б.Г.Плехов (СССР).-

М 4327083 /25-06. Заявлено 11.11.87 //Открытия.Изобретения. -1989.-N 37.-С.45.

5. Жалюзийный воздухоочиститель (решение НИИГПЭ от 28.09. 92 о выдаче патента по заявке N 5005713 /26), М.кл.5 В01Д 45/00/ Л.И.Бурков, Б.Г.Плехов, В.Л.Андреев; Заявл. 6.09.91.

6. Плехов Б.Г. Влияние входной коробки на работу диаметрального вентилятора //Механизация в полеводстве:Сб.науч.тр. /Киров, с.-х.ин-т.-Киров,1991.-С.22-26.

7. Плехов Б.Г., Семеновых А.И. Модернизация диаметрального вентилятора с целью улучшения его аэродинамических характеристик // Механизация в полеводстве:Сб.науч.тр./Киров.с.-х.ин-т.-Киров,1991.-

С.26-30.

8. А.с.1745371 СССР,№31? В07В 4/00. Пневмосепаратор /Н.П. Сычугов , А.И.Бурков, Б.Г.Плехов, Ю.Г1.Полунин, Н.П.Грабельковск;; (СССР). -М 4806603/03; Заявл.28.03.00 //Открытия.Изобретении.-1832.

gg

9. A.c. 1793542 СССР, К!Кй5 В07В 4/02. Пневмоспстет зерноочистительной машины /А.И.Бурков, В.А.Андреев, Н.П.Сычугов, Б.Г.Пда хов, Ю.П.Полунин,И.И.Грабельковский и А.А.Гехтман (CCCP).-N 491850Е 03.Заявл.24.12.90//0ткрытия.Изобретения.-1093.-N 9.-С.18.

10. Сычугов Н.П., Бурков A.Ii., Плехов В.Г.Изыскание схемы к исследование параметров инерционного калэзийного воздухоочистителя Киров.с.-х.ин-т.-Киров,1989.-Д9 с.-Деп.во ВНИИТЗлагропром: Ыеханизг ция и электрификация с.-х.производства.1689.^ 8.-С.18.

11. Сычугов Н.П., Бурков А.И., Плехов Б.Г. Независимое регулирование скорости воздуха в одном из двух параллельно работающе аспирационных каначов пневмосистеш семяочистительной машины /Кнрог с.-х.ин-т.-Киров,1988.-11 с.-Деп.во ВНИКЗИагропром: Механизация электрификация с.-х.производства.-1988.-N 6.-С.68.

12. Сычугов Н.П., Бурков А.И., Плехов Б.Г. Результаты исследований пневмосистеш семяочистительной машины вторичной очисти //Всесоюзная научно-техническая конференция по проблемам земледель ческой механики:Тез.докл.-М.,1989.-С.28-29.

13. Сычугов Н.П., Бурков А.И., Плехов Б.Г.Воздушная система семяочистительной машины //Научно-технический потенциал ВУЗов-народ ному хозяйству:Тез.докл.науч.конф.-Киров,1989.-С 27.

14. Сычугов Н.П., Бурков А.П., Плехов Б.Г. Работа диаметрального вентилятора в аспнрационной системе семяочистительной маши ны //Интенсификация сельскохозяйственного производства на основе сс аершенствования средств механизации и электрификации:Тр.НИИСХ Севе ро-Востока.-Киров,1990.-С.26-32.

15. A.c.1725976 СССР.М.Кл.5 В01Д 45/04. Устройство для отделения примесей от воздушного потока /Н.П.Сычугов, А.И.Бурков, Б.Г Плехов,Ю.П.Полунин,Н.И.Грабельковский,А.А.Гехтман (СССР).-N 4825871 26; Эаявл. 14.05.90.//Открытия.Изобретения.-1992.-N 14.-С.29.

San.204,Ü9.И.94,т.60 ротапринт КСХЙ. Киров,Октябрьский проспэкт;133,сельхозинститут.