автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение качества очистки вороха подсолнечника при уборке за счёт применения решета с регулируемыми отверстиями

На правах рукописи

Попов Иван Юрьевич

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ОЧИСТКИ ВОРОХА ПОДСОЛНЕЧНИКА ПРИ УБОРКЕ ЗА СЧЁТ ПРИМЕНЕНИЯ РЕШЕТА С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизациисельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Саратов 2014 005559082

005559082

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. НЛ. Вавилова».

Научный руководитель —

Старцев Александр Сергеевич,

кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты:

Труфляк Евгений Владимирович,

доктор технических наук, профессор кафедры «Процессы и машины в агробизнесе» ФГБОУ ВПО «Кубанский ГАУ»

Солнцев Вячеслав Николаевич,

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Сельскохозяйственные машины» ФГБОУ ВПО «Воронежский ГАУ»

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится 26 декабря 2014 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.03 на базе ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» и на сайте www.sgauju.

Отзывы направлять учёному секретарю диссертационного совета по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл. 1. E-mail: chekmarev.v.@yandexju.

Автореферат разослан «В» ноября 2014 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Чекмарёв В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для снижения себестоимости производства маслосемян подсолнечника необходимо повысить рентабельность технологии его возделывания, уборки и переработки за счёт сокращения материальных и энергетических затрат на технологические процессы.

При уборке подсолнечника следует учитывать некоторые особенности его физико-механических свойств, отличных от зерновых культур, геометрические размеры семянок, варьирующие по длине от 5 до 25 мм и ширине от 2 до 7 мм, позволяющие разделять их по сортам и гибридам.

Важным звеном в технологическом процессе уборки подсолнечника является очистка. Стоимость тонны сдаваемых семянок прямо пропорциональна содержанию сорных примесей в ворохе, разделяемом по степени чистоты на классы. Для достижения требуемого качества маслосемян не более 2,5 % содержания сорных примесей сельхозпроизводитель должен осуществлять доочистку собранного урожая на зерноочистительных стационарных пунктах.

Для повышения качества очистки вороха подсолнечника следует использовать в воздушно-решётной очистке зерноуборочного комбайна дополнительные решёта с регулируемыми отверстиями, размеры которых могут изменяться в соответствии с формой семянки. Данные решёта оснащены гофрами, способствующими более равномерному распределению вороха и ориентирующими движение семянок в регулируемые отверстия.

Разработка новых решёт для очистки вороха подсолнечника, позволяющих снизить содержание сорных примесей в проходе и уменьшить количество семянок в сходе с решёт, - важная задача, имеющая большое хозяйственное значение.

Степень разработанности темы исследования. Составлена классификация решёт, используемых как в ВРО, так и в стационарных зерноочистительных машинах. Разработана конструктивно-технологическая схема очистки вороха подсолнечника решетом с регулируемыми отверстиями, теоретически обоснованы закономерности, характеризующие влияние параметров решета на сорность вороха в проходе и количество семянок в сходе, уточнены геометрические размеры семянок подсолнечника, проведена экспериментальная проверка работы решета с регулируемыми отверстиями.

Цель исследования - повышение качества очистки вороха подсолнечника в зерноуборочном комбайне за счёт разработки решета с регулируемыми отверстиями.

Задачи исследования:

• провести анализ существующих схем воздушно-решётной очистки и конструкций решёт, выявить недостатки в их работе применительно к очистке вороха подсолнечника, определить перспективные направления, повышающие качество очистки;

• обосновать конструктивно-технологическую схему очистки вороха подсолнечника, теоретически исследовать технологический процесс очистки решетом с регулируемыми отверстиями и определить его конструктивные и режимные параметры;

• выполнить экспериментальные исследования процесса очистки вороха подсолнечника различных сортов решетом с регулируемыми отверстиями, уточнить физико-механические свойства вороха подсолнечника;

• дать технико-экономическую оценку эффективности работы комбайна с ВРО, оснащённой решетом с регулируемыми отверстиями.

Научная новизна диссертации заключается в усовершенствовании технологического процесса очистки вороха подсолнечника применением решета с регулируемыми отверстиями и гофрами, теоретическим обоснованием зависимостей содержания сорных примесей в проходе вороха через решето и семянок в сходе от его конструктивных и режимных параметров.

Теоретическая и практическая значимость работы. На основе исследований разработан технологический процесс очистки вороха подсолнечника, снижающий содержание сорных примесей в проходе через решето и количество семянок в сходе.

Предложены математические выражения для определения:

• вероятности просеивания семянок через регулируемые отверстия;

• содержания сорных примесей в проходе вороха подсолнечника через решето с регулируемыми отверстиями;

• размеров гофр решета с регулируемыми отверстиями и расстояния межцу ними.

Выведен коэффициент смещения отверстий т при просеивании через них вороха подсолнечника различных сортов.

Результаты исследований могут быть использованы при проектировании и совершенствовании решёт для очистки вороха подсолнечника. Применение предлагаемого решета с регулируемыми отверстиями позволит снизить содержание сорных примесей в проходе до 2,3 % от всей массы вороха подсолнечника, подаваемого на решето.

Методология и методы исследования. В методологии исследований использован системный подход, позволяющий раскрыть целостность объекта исследований и взаимообусловленность связей. Теоретические исследования проведены методом математического анализа с использованием известных законов и методов механики в сочетании с математикой. Экспериментальные исследования выполнены методом полного факторного эксперимента с применением теории вероятностей и математической статистики. Для обработки результатов экспериментальных исследований использованы статистические методы.

Научные положения, выносимые на защиту:

• усовершенствованный технологический процесс очистки вороха подсолнечника;

• конструктивно-технологическая схема воздушно-решётной очистки вороха подсолнечника решетом с регулируемыми отверстиями;

• математические выражения для определения вероятности просеивания семянок через регулируемые отверстия;

• аналитические зависимости содержания сорных примесей в проходе вороха подсолнечника и семянок в сходе от конструктивных и режимных параметров решета с регулируемыми отверстиями.

Степень достоверности и апробация результатов. Теоретические исследования подтверждены экспериментальными опытами с хорошей сходимостью.

Результаты исследований доложены и одобрены на: научно-технических конференциях Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова (Саратов, 2008-2014 гг.); конкурсе научных проектов молодых учёных «Инновационная наука — молодой взгляд в будущее» (Саратов, 2009 г.); Всероссийской молодёжной выставке-конкурсе прикладных исследований, изобретений и инноваций (Саратов, 2009 г.); Всероссийской выставке-конкурсе «Саратовский салон изобретений, инноваций и инвестиций» (Саратов, 2013 г.).

Аналитические выражения, полученные при исследованиях, могут быть использованы в конструкторских бюро и организациях, занимающихся проектированием и производством ВРО зерноуборочных комбайнов и стационарных зерноочистительных машин. Опытный образец решета с регулируемыми отверстиями испытан и внедрён в ИП «Глава К(Ф)Х Заикин Е.Б.» Балашовского района Саратовской области.

Основные положения диссертации опубликованы в 16 научных работах, в том числе 3 публикации в рецензируемых научных изданиях, общий объём составляет -2,53 печ. л., из которых 1,72 печ. л. принадлежит лично соискателю

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 243 страницах, содержит 53 рисунка, 4 таблицы, 14 приложений. Список литературы включает 136 наименований, в том числе 11- на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выполненной работы, изложены основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследований» рассмотрены технологические схемы работы решёт, проведён анализ их конструкций, определены основные недостатки при использовании их на очистке вороха подсолнечника, составлена классификация решёт. Анализ показал, что в настоящее время в зерноуборочных комбайнах используют ВРО, которые состоят из двух и более решёт, преимущественно жалюзийных. Наиболее предпочтительны для очистки вороха подсолнечника решёта с отверстиями, соответствующими форме семянок. Для повышения очистки вороха подсолнечника следует учитывать разнообразие сортов подсолнечника и отличительные особенности геометрических характеристик семянок. При этом необходима регулировка проходных отверстий

решёт и равномерное распределение вороха подсолнечника по всей поверхности решета.

Исследованиями процесса очистки зернового вороха занимались учёные: С.А. Алферов, И.Ф. Василенко, И.А. Горбачёв, В.В. Гортинский, В.И. Горшенин, В.П. Горячкин, Э.В. Жалнин, Н.И. Клёнин, В.А. Кубышев, Н.П. Ларюшин, М.Н. Летошнев, Н.В. Михеев, ИИ. Наконечный, А.И. Русанов, А.И. Ряднов, Л.Т. Свиридов, Г.Ф. Серый, В.И. Славкин, А.П. Тарасенко, Г.Д. Терсков, В.Н. Тимощенко, А.Н. Цепляев, М.Н. Чаткин, А.И. Чепурной, В.Д. Шеповалов, С.С. Ямгшлов и др.

Во второй главе «Теоретическое обоснование процесса просеивания вороха подсолнечника через решето с регулируемыми отверстиями» приведена и обоснована технологическая схема очистки вороха подсолнечника решетом с регулируемыми отверстиями (рисунок 1). Прошедший через две ступени очистки ворох подсолнечника поступает на решето б с регулируемыми отверстиями и гофрами, разделяющими их на ряды. При этом за счёт возвратно-поступательного движения решета гофры разделяют ворох равномерно по всей поверхности и ориентируют движение семянок к центрам отверстий, а также способствуют перемещению оставшихся сорных примесей и мелких семянок по поверхности решета и их последующему выдуванию.

Рисунок 1 - Расположение решета с регулируемыми отверстиями: 1 — скатная доска; 2 - пальцевая гребёнка; 3 — клавиши соломотряса;

4 - верхний решётный стан; 5 - нижний решётный стан; б - решето с регулируемыми отверстиями; 7 - вентилятор

Решето с регулируемыми отверстиями представляет собой раму 1 (рисунок 2), оснащённую направляющими 2, кронштейнами 3 для крепления к боковине нижнего решётного стана В направляющих неподвижно установлено верхнее решето 4 с отверстиями, ряды которых разделены поперечными перегородками - гофрами 5, а также нижнее подвижное решето 6. Механизм регулировки решета представляет собой Г-образную пластину 7, закреплённую в торцевой части подвижного решета 6 регулировочной гайкой 8.

12 1 5 6 7 а 9 10

Рисунок 2 - Решето с регулируемыми отверстиями: 1 - рама решета; 2 — направляющие; 3 - кронштейны крепления;

4 — верхнее неподвижное решето; 5 - гофры; 6 - нижнее подвижное решето;

7 - Г-образная пластина; 8 - регулировочная гайка; 9 - опора регулировочного винта; 10 — регулировочный винт

На раме I посредством болтового соединения закреплена опора 9 регулировочного винта 10, сопряжённого с Г-образной пластиной 7 регулировочной гайкой 8, что позволяет перемещать нижнее подвижное решето б относительно верхнего^, в результате чего образуются регулируемые отверстия (рисунок 3).

регулируемого отверстия: Я — радиус отверстия, м; I - длина смещения центров отверстия, м;с1-диаметр отверстия, м; а - центральный угол окружности, рад; £0 —длина регулируемого отверстия по вертикали, м;

£ - длина регулируемого отверстия по горизонтали, м

Изменяя размеры отверстий, можно добиться соответствия их размерам семянки подсолнечника определенного сорта или гибрида. ПлощадьЗ'орегулируемого отверстия

= Л агсзЁг

,1

4Й2 -I2

2ЯА

2 ,2

(1)

Площадь продольного сечения эллипсоида (семянки) определяют согласно рисунку 4 по формуле

£ = тшЬ, м2.

(2)

Для эллипсоида с длиной а, шириной Ь и толщиной с вероятность просеивания Р через регулируемое отверстие:

(3)

ь X

У

( э / 1 1 о

41 1 х

Рисунок 4 - Геометрические размеры семянки

Геометрические размеры регулируемых отверстий можно охарактеризовать коэффициентом смещения т, который находят по выражению

Коэффициент смещения отверстий т для определенного сорта или гибрида подсолнечника

¡ЪпаЬ

-=-. (4)

V 327?

Процесс просеивания вороха через отверстия рассматриваемого решета описывается основным фундаментальным соотношением между параметрами подачи и прохода вороха и схода семянок:

? = <71+ 61=^2 +й-+ <73 + 03, кг/с, (5)

где д — подача вороха подсолнечника на решето, кг/с; д\ — содержание семянок в ворохе, подаваемом на решето, кг/с; <2\ - сорные примеси в ворохе, подаваемом на решето, кг/с; цг — количество семянок, прошедших через решето, кг/с; — сорные примеси, прошедшие через решето, кг/с; — количество семянок, сошедших с решета, кг/с;2з - сорные примеси, выдуваемые с решета, кг/с.

Приведём функциональную зависимость всех частных составляющих выражения (5) от общего параметра — подачи вороха д:

= Чг(я) + <7з(<7); (6)

вl(q) = ^2(q) + вз(q)■ (7)

Предельными (максимальными и минимальными) условиями, независимьми от скорости воздушного потока ив и коэффициента смещения т, являются случаи: полного просеивания вороха при минимальной подаче д = дт\п и ненормированного схода его при максимальной подаче <7 = -дт^. Эти условия описываются соотношениями:

= д}(д^>0)^>0. (8)

В первом приближении внутри обозначенного диапазона подачи дт-,п - д^ зависимости приведённых параметров граничных соотношений от подачи <?можно считать линейными, что с учётом границ перехода к предельным значениям по формулам (6),(7) и (8) приводит к следующим возможным соотношениям:

42^) = 91'

Чъ(я) = Ч\-

к-4тах|-к-<7тт

2(<7

шах

+ -[ = <?1/2(</)>кг/с; (9)

+ -[ = <71/з(<7)>кг/с, (10)

где /2 (9), /3(<7) — функциональные множители.

Условия просеивания мелких сорных примесей можно уточнить по уравнениям с аналогичными множителями, зависящими от д:

0«2(<7) = 0„<

+^| = 0,/2(<7)>кг/С; (11)

выАя)=еы-

2(?тах - <7тт )

+ -[ = &,/з(?)>кг/с, (12)

где 2М;г- мелкие сорные примеси, прошедшие через решето, кг/с;£?Мз— мелкие

сорные примеси, выдуваемые с решета, кг/с.

Условия просеивания крупных сорных примесей уточняли по соотношениям с использованием параметра

&,(<7) = 5рОс

2(9пкй~9тп)

+ || = 8рек/1(9).кг/с; (13)

2(<7теё -<7тт)

+ 2 "

(14)

где QKг — крупные сорные примеси, прошедшие через решето, кг/с; - крупные

сорные примеси, выдуваемые с решета, кг/с;8Р— величина, характеризующая увеличение схода при большей подаче, кг/с,8р - 6-7 %; дтаг~ величина, характеризующая интенсивность просеивания вороха подсолнечника при увеличении д и 5Р, кг/с.

Промежуточный диапазон величины подачи д от 1,5 до 3 кг/с является рабочим и соответствует диапазону подачи вороха подсолнечника на решето.

При некотором среднем значении скорости воздушного потока ив происходит блокировка просеивания мелких сорных примесей 0М, что приводит к предельным условиям:

(15)

(16)

Теоретические зависимости сорности в проходе и сходе вороха подсолнечника от скорости воздушного потока и„ строятся на основании соотношений (11), (12). Для их упрощения введём замену:

Тогда

0м>в)=а°

в°и =&Р0М, кг/с.

2 2 2 2

вте<1 в втта

2(и^ -иМ

V втей втж1 /

(17)

= 0^2м(ив),кг/с, (18)

где

| в вт«1 I I в втю I

2(ив2 -о \ )

\ вте<1 втп /

1

+ 2;

— и^ - «в -Ов

1

+ — 2

= <2°ЫРГ(ив),кг/с. (19)

При максимальной скорости воздушного потока ив, блокирующей процесс просеивания семянок через регулируемые отверстия, применимы выражения:

42

2 2 2 2

2Й "»в )

V втах втп /

1

+— 2

= (ив), кг/с; (20)

Коэффициент смещения регулируемого отверстия т характеризует в первую очередь площадь отверстия для просеивания. Поэтому в первом приближении его относительная величина будет влиять на производительность решета и процессы разделения вороха подсолнечника на фракции.

Данные процессы описываются зависимостями:

" Чхгт

+ ^ = |1&,/2(<7)> кг/с;

(22)

+ ^ = "|Ла/1(<7).кг/с, (23)

где - площадь продольного сечения эллипсоида (семянки), м2; 50 - площадь регулируемого отверстия, м".

На основе приведённых выражений модель для определения сорных примесей в проходе вороха подсолнечника в зависимости от подачи и скорости воздушного потока имеет вид:

в2(^э)=^Рвк/1(д) + бм/2(9)1 КГ/С.

(24)

С учётом влияния скорости воздушного потока математическая модель приобретает вид:

^2 (Ч, ив ) = ^ \bpQJ, (ч) + 0м/2 («в ) , кг/с.

(25)

Коэффициент т влияет на две основные функциональные переменные д и ивв формуле (25). Путём произведения множителей и и замены их на в данном выражении получаем функциональную зависимость для определения содержания сорных примесей в проходе вороха подсолнечника через решето с регулируемыми отверстиями:

тб рдмчУ

Ятах

, кг/с.

(26)

Ворох подсолнечника массой М разделяется на слои, каждый из которых располагается над рабочим участком решета длиной ¿р. Рабочий участок включает в себя впадину и гофру. Ширина гофры В равна ширине решета.

Между собой массы слоёв упруго взаимодействуют в виде силы которую определяют с помощью коэффициента жёсткости вороха С (рисунок 5):

— С(х 1 — хг), Н,

(27)

где ^ - сила связи между массами вороха т\ и т2, Н; х\ — координата перемещения массы т\ в горизонтальной плоскости, м; Х2 — координата перемещения массы /и2 в горизонтальной плоскости, м; С - коэффициент жёсткости вороха подсолнечника, Н/м.

Взаимодействие слоя вороха с впадиной гофры происходит в виде трения по закону Кулона:

^тр, = - «п) . Н, (28)

где/—коэффициент трения; ит1 - скорость движения массы ти м/с; Оп —скорость привода решета, м/с.

Взаимодействие массы т\ с гофрой определяется ускорением и силой создаваемой амплитудой решета:

РА =/и1со2у48т(со/)

С верхними слоями вороха подсолнечника предполагается взаимопроникающее и вязкое взаимодействие нижних слоёв в виде демпфирования, определяемого использованием коэффициента ка:

^=*0(ип-о„„),Н, (30)

где Гв - сила демпфирования между верхними и нижними массами, Н; к0 -коэффициент демпфирования, Н-с/м.

В результате, выражая силу инерции и ускорение массы гп1 через приведённые составляющие, получим дифференциальное уравнение движения массы т\ вида:

1 + 5/яи(ип - иШ|)

, Н.

(29)

+ к1к0(иа-\з )-

(31)

-Мхф1^{ит> -ип)-С(х,-х2), кг• м/с2.

*1 *2

7 м, ) ^ВЯЗ 1 ^ \ ) Р0 \

т, т ^ Щд 4 т2 МгО*1п0 Р СО30Х ^ \FJnp X 1

1 /////////////А

к2ц

Рисунок 5 — Схема сил, действующих на ворох подсолнечника: М— масса вороха; М\ — масса верхних слоёв вороха, находящихся над

впадиной;

М2 — масса верхних слоёв вороха, находящихся над гофрой; т — масса вороха, взаимодействующего с рабочим участком решета; Н-высота слоя вороха; /-"о - сила демпфирования между массами; ■Кф - сила трения вороха о поверхность решета;

— сила трения вороха массой/«!о поверхность решета;

— сила трения вороха массой/и2 о поверхность гофры;

/^„э - сила вязкости вороха; Руаор — сила упора гофры; С - коэффициент жёсткости вороха;^, кг - коэффициенты, характеризующие распределение масс по длине решета; Ь\ - ширина впадины; /,2 - ширина гофры; Ьр — длина рабочего участка

Масса гп2, находящаяся на наклоне гофры, не контактирует с её уступом, поэтому к коэффициенту трения /добавляется угол образующей гофры в виде Таким образом, силу трения вороха массой т2 по поверхности гофры определяют по формуле:

= M.gif+-ип) , Н, (32)

= /«¡со Лзт(со7)

1 + ^(ип-ит|)

где — скорость движения массы т2 по поверхности гофры, м/с.

В решете рассматриваемой конструкции отверстия расположены в шахматном порядке во впадине между наклонной поверхностью и уступом гофры. Это повышает вероятность Рр попадания семянки в положение перекрытия более двух третей её длины над отверстием до значения Рр= 0,5.

С учётом динамики процесса взаимодействия семянок с уступом гофры при колебаниях решета вероятность разворота Рг семянки в положение совпадения главной оси семянки и оси впадины имеет значение Рг= 0,5.Общая вероятность совпадения этих двух необходимых условий для прохождения семянки через одну впадину:

Ррг = РрРг = 0,5-0,5 = 0,25, (33)

где Рр — вероятность попадания семянки в отверстие; Рг — вероятность разворота семянки.

Количество впадин, необходимое для просеивания одного слоя семянок при движении по решету, обратно пропорционально общей вероятности попадания семянки в отверстие и её разворота:

п = ~ = 4. (34)

рг

Число слоёв семянок при полной загрузке решета и высоте слоя H = 50 мм, а также толщине семянок разных сортов Ас = 6-8 мм составит:

н 50 , 0

т = — =-«6-8. (35)

К (6-8) v '

Тогда количество впадин для гарантированного прохождения семянок при полной загрузке решета

N= пт = 4 (6-8) = 24-32 (36)

В третьей главе «Методика проведения экспериментальных исследований и производственных испытаний» обоснованы факторы, влияющие на содержание сорных примесей в проходе вороха подсолнечника через решето и семянок в сходе.

В качестве факторов были выбраны: коэффициент смещения отверстий т, подача вороха подсолнечника на решето q, скорость воздушного потока ив. Лабораторные исследования были проведены на экспериментальной установке

(рисунок 6), которая по своему конструктивному исполнению отображала работу части ВРО комбайна.

В соответствии с геометрическими размерами семянок подсолнечника принимали следующие значения величин отверстий: -длина /: 12, 11,8, 11,3, 10,4 мм;

- ширина 5: 12, 10, 8, 6 мм.

Также были обозначены шаги варьирования режимных параметров работы решета с регулируемыми отверстиями:

- подача вороха подсолнечника на решето <7: 1,5, 2,0, 2,5, 3,0 кг/с, эти значения определялись пропускной способностью молотильно-сепарирующих устройств различных марок зерноуборочных комбайнов и урожайностью подсолнечника;

- скорость воздушного потока вентилятора ив: 1,5, 2,0, 2,5, 3,0 м/с, эти значения соответствуют режиму работы ВРО при уборке подсолнечника.

Для контроля параметров использовали серийную измерительную аппаратуру и оборудование: тягонапоромер, трубку Пито, электронные весы и другие приборы.

Рисунок 6 — Лабораторная установка: 1 - рама; 2 - косынки; 3 - бункер; 4 - подставка; 5 - вентилятор; б, 20 — электродвигатели; 7 — воздуховод; 8 — стяжка; 9 - лоток; 10 — решето с регулируемыми отверстиями;

11- направляющие лотка; 12 - оси; 13 - шарниры; 14 - кривошипно-шатунный механизм; 15 — кривошип; 16, 17 - рычаги; 18 - шкив; 19- ремённая передача; 20 - шкив

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены лабораторно-полевые опыты, в результате которых были изучены и уточнены физико-механические свойства вороха подсолнечника и геометрические параметры семянок:

• размерная характеристика семянок трёх сортов «Лакомка», «Саратовский-20», «Донской»: длина, ширина и толщина;

• характеристика стеблей: масса срезаемого стебля подсолнечника, масса семянок в одной корзинке, удельное содержание массы семянок в массе срезаемого стебля;

• размерная характеристика крупных и мелких сорных примесей: длина и соотношение содержания их в ворохе.

Представлены результаты экспериментальных исследований, проведённых в соответствии с разработанными методиками, дан их анализ. Выполнено сравнение теоретических и экспериментальных зависимостей (рисунки 7, 8).

5.5

ч - 2,Я кг/1 ц = 3,0 кг/с

---

Ч = 1,5 кг/с ( Чч ^ N

д = 2,0 кг/с*

. ц-3,0 кг/с

Ч = 2,5 кг/с

¿V.

Ч = 1.5 кг/с

д - 2,0 кг/с

и., М/С

--экспериментальные значения

-----теоретические значения

Рисунок 7 — Зависимости содержания сорных примесей (¿-ь %, от подачи вороха подсолнечника <7 сорта «Саратовский-20», кг/с, и скорости воздушного потока иа, м/с, при т = 0,85

--экспериментальные значения

-----теоретические значения

Рисунок 8 - Зависимости содержания сорных примесей £)2> %, от подачи вороха подсолнечника <7 сорта «Саратовский-20», кг/с, и скорости воздушного потока ив, м/с, при т = 0,7

По результатам полного факторного эксперимента было установлено, что все выбранные факторы влияют на содержание сорных примесей в проходе и семянок в сходе. Из графических зависимостей (см. рисунки 7, 8) видно, что с уменьшением т от 0,85 до 0,7 при фиксированных значениях д = 1,5 кг/с и ив = 3,0 м/с содержание сорных примесей в проходе вороха через решето уменьшается от 2,71 до 2,3 % ко всей массе прохода. Минимальное содержание сорных примесей в проходе вороха через решето достигается при д = 1,5 кг/с, ив = 3,0 м/с и т = 0,58.

Снижение содержания сорных примесей наблюдается и при очистке подсолнечника других сортов. Так, минимальное содержание сорных примесей в ворохе подсолнечника сортов «Лакомка» и «Донской» 1,51 и 1,63 % достигается при т = 0,58, д = 1,5 кг/с И1), = 3,0 м/с.

При т = 0,7 и фиксированных значениях д = 3,0 кг/с и«, = 3,0 м/с содержание сорных примесей в проходе вороха подсолнечника сорта «Саратовский-20» составляет 3,5 % (см. рисунок 8). С повышением скорости воздушного потока от 1,5 до 3,0 м/с при т = 0,7 и д - 2,5 кг/с содержание сорных примесей снижается от 4,44 до 3,1 %. Однако при уменьшении т увеличивается количество семянок в сходе с решета, так как они не проходят в отверстия (рисунки 9,10) и попадают в

и„,м/с

- содержание семянок в сходе

-----содержание сорных примесей в проходе

Рисунок 9 - Экспериментальные зависимости содержания сорных примесей £>ъ% и семянок подсолнечника «Саратовский-20» <?з, % в сходе с решета с регулируемыми отверстиями от подачи вороха подсолнечника д, кг/с и скорости воздушного потока г>в, м/с, при т = 0,85

_________Т

^— 4 = 2,5 кг/с ____*

д = 3,окг/с

л / —*

q = 2,oкт/с

7

/

/

9 = 1,5 кг/с 1

и., м/с

■ содержание семянок в сходе

-----содержание сорных примесей в проходе

Рисунок 10 — Экспериментальные зависимости содержания сорных примесей е2,%и семянок подсолнечника «Саратовский-20»^3, % в сходе с решета с регулируемыми отверстиями от подачи вороха подсолнечника <7, кг/с и скорости воздушного потока ив, м/с, при т = 0,7

Так, при минимальном значении сорности = 2,71 % при д = 1,5 кг/с и ив = 3,0 м/с количество семянок в сходе с решета <73 = 7 %. С увеличением <7 от 1,5 до 3 кг/с при ив = 3,0 м/с <7з возрастает от 7 до 11,5 %. С уменьшением т (см. рисунок 10) величина также растёт. Так, при <7 = 1,5 кг/с и ив = 3,0 м/с <73 = 9 %.

Содержание семянок подсолнечника сорта «Лакомка» <73 в сходе с решета составляет 14 %, сорта «Донской» - 8 % при 02 = 1,51 % и £?2 = 1,63 % при т = 0,58.

В пятой главе «Результаты производственных испытаний решета с регулируемыми отверстиями» была проведена технико-экономическая проверка решета с регулируемыми отверстиями (рисунок 11).

1 2

3

4

6

Рисунок 11 — Установка решета с регулируемыми отверстиями: I — верхнее решето; 2 — нижнее решето;3 — кронштейн для крепления решета с регулируемыми отверстиями; 4 - решето с регулируемыми отверстиями;

5 - днище корпуса нижнего стана;

6 — направляющая воздушного фартука вентилятора

Испытания проходили в ИП «Глава 1С(Ф)Х Заикин Е.Б.» Балашовского района Саратовской области на посевах подсолнечника площадью 805 га. Результаты производственной проверки показывают, что годовая экономия эксплуатационных затрат составила 14787,85 руб. за счёт снижения сорности в бункерном ворохе и исключения операции послеуборочной доочистки зерна. Сорность бункерного вороха подсолнечника - 2,3 %, влажность - 9,1 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате анализа литературных источников, в которых рассматривались вопросы исследования воздушно-решётных очисток и конструкций решёт, установлено, что при очистке вороха подсолнечника они не могут снижать содержание сорных примесей в проходе ниже 2,5 %. Возможное снижение сорных примесей достигается использованием в конструкции дополнительного решета с регулируемыми отверстиями.

2. На основании выполненного анализа конструкций решёт предложена конструктивно-технологическая схема решета с регулируемыми отверстиями для очистки вороха подсолнечника. Новизна устройства подтверждена патентами на полезную модель № 73805 и изобретения 2401530, 2414971.

3. Теоретическими исследованиями получены аналитические выражения вероятности просеивания семянок через регулируемые отверстия, определены оптимальные значения коэффициента смещения отверстий т при просеивании

вороха подсолнечника различных сортов, получено математическое выражение для определения содержания сорных примесей в проходе вороха подсолнечника через решето с регулируемыми отверстиями, установлено, что ВРО зерноуборочного комбайна, оснащённая решетом с регулируемыми отверстиями, в сравнении с базовой конструкцией позволяет снизить содержание сорных примесей в проходе в 2,1—2,7 раза. Определены: количество гофр ЛГ= 30, длина решета Ь= 0,990 м.

4. Экспериментальными исследованиями установлены зависимости содержания сорных примесей в проходе вороха подсолнечника 02от различных величин подачи д, скорости воздушного потока и, и коэффициента смещения отверстий т. Рекомендуемое содержание сорных примесей в проходе вороха подсолнечника сорта «Саратовский-20» <2г = 2,3 % достигается при величине его подачи на решето д = 1,5 кг/с, скорости воздушного потока г>„ = 3 м/с и коэффициенте смещения отверстий т = 0,7, сорта «Лакомка» 02 = 2,43 % при д =1,5 кг/с, ив = 3 м/с, т = 0,85; сорта «Донской» £?2 = 1,6 % при д = 1,5 кг/с, ив= 3 м/с, т = 0,58. Масса срезаемого стебля подсолнечника т„= 109,66-243,26 г, удельное содержание массы семянок в массе срезаемого стебля 0,25-0,27.

5. Производственными испытаниями решета с регулируемыми отверстиями, проведенными на уборке подсолнечника сорта «Саратовский-20» в хозяйстве ИП «Глава К(Ф)Х Заикин Е.Б.» Балашовского района Саратовской области, установлено, что содержание сорных примесей в проходе вороха подсолнечника через ВРО,оснащённую решетом с регулируемыми отверстиями, составило 02 = 2,3 % по сравнению с ВРО комбайна, оснащённой двумя жалюзийными решетами, - £?2 = 6,3 %. Годовая экономия эксплуатационных затрат составила 14787,85 руб. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений — 0,097 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Попов, И. Ю. Математическое выражение просеивания зернового вороха сквозь отверстия, имеющие форму линзы / А. С. Старцев, И. Ю. Попов // Аграрная наука. - 2012. - № 1. - С. 31 (0,1/0,05 печ.л.).

2. Попов, И. Ю. Экспериментальная зависимость сорности вороха подсолнечника от величины смещения отверстий универсального решета с регулируемыми отверстиями / А. С. Старцев, И. Ю. Попов // Научное обозрение.-2011,-№ 5.-С. 182-191 (0,86/0,43 печ.л.).

3. Попов, И. Ю. Математическое выражение для определения оптимального значения коэффициента смещения отверстий универсального решета с

регулируемыми отверстиями при очистке вороха подсолнечника / А. С. Старцев, И. Ю. Попов // Вестник Саратовского госагроуниверситета имени Н.И.Вавилова.

- 2012. - № 3. - С. 49-51 (0,24/0,12 печ.л.).

Публикации в других изданиях

4. Попов, И. Ю. Технологические недостатки процесса провеивания зерна в комбайнах / А. С. Старцев, И. Ю. Попов // Вавиловские чтения - 2007: сб. науч. тр. / СГАУ им. Н. И. Вавилова. - Саратов, 2007. - Ч. 3. - С. 216-218 (0,12/0,06 печ.л.).

5. Попов, И. Ю. Пути повышения качества очистки зерна при работе зерноуборочного комбайна путём модернизации решётных станов / А. С. Старцев, И. Ю. Попов // Аграрная наука в XXI веке - проблемы и перспективы : сб. науч. тр.

- Саратов : Научная книга, 2008. - С. 135-137 (0,12/0,06 печ.л.).

6. Попов, И. Ю. Конструкция и принцип работы решета с регулируемыми отверстиями / А. С. Старцев, И. Ю. Попов // Материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящённой 100-летию со дня рождения профессора В. В. Красникова / СГАУ им. Н. И. Вавилова. - Саратов, 2008. - С. 137-141 (0,16/0,08 печ.л.).

7. Попов, И. Ю. Методика проведения экспериментальных исследований при работе универсального регулируемого решета / А. С. Старцев, И. Ю. Попов // Материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящённой 95-летию Саратовского госагроуниверситета. Ч. 2. - Саратов, 2008. - С. 330-331 (0,12/0,06 печ.л.).

8. Попов, И. Ю. Лабораторная установка для исследования процесса работы универсального решета с регулируемыми отверстиями // А. С. Старцев, И. Ю. Попов // Материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящённой 80-летию со дня рождения профессора В. Г. Кобы / СГАУ им. Н. И. Вавилова. - Саратов, 2011. -С. 220-224 (0,32/0,16 печ.л.).

9. Попов, И. Ю. Использование дополнительного решета в комбайне / А. С. Старцев, И. Ю. Попов // Проблемы и перспективы развития сельского хозяйства России : сб. науч. тр. - Саратов, 2008. - С. 172-174 (0,12/0,06 печ.л.).

10. Попов, И. Ю. Технология очистки вороха подсолнечника решетом с регулируемыми отверстиями / А. С. Старцев, И. Ю. Попов // Восьмой Саратовский салон изобретений, инноваций и инвестиций, Саратов, 19-20 сентября 2013 г./СГАУ им. Н. И. Вавилова. - Саратов, 2013. - С. 290-291 (0,125/0,06печ.л.).

11. Попов, И. Ю. Решето с регулируемыми отверстиями для очистки зерна различных культур / Всероссийская молодёжная выставка-конкурс прикладных исследований, изобретений и инноваций, Саратов, 27-28 октября 2009 г. -Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2009. - С. 79 (0,125печ.л).

12. Попов, И. Ю. Влияние коэффициента смещения отверстий т на процесс просеивания вороха подсолнечника через решето с регулируемыми отверстиями /

И. Ю. Попов // Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы / СГАУ им. Н. И. Вавилова. - Саратов, 2008. - С. 107-109 (0,12 печ.л.).

13. Попов, И. Ю. Теоретическая зависимость механических примесей в проходе и сходе с решета с регулируемыми отверстиями от подачи вороха подсолнечника / И. Ю. Попов // Аграрная наука в XXI веке : проблемы и перспективы / СГАУ им. Н. И. Вавилова. - Саратов, 2008. - С. 109-115 (0,33 печ.л.).

Патенты

14. Пат. 73805 Российская Федерация, МПК В02В 1/02. Решето с регулируемыми отверстиями для очистки зерна различных культур / Попов Ю.И., Попов И. Ю., Попов М. Ю., Старцев А. С. - № 2008101299/22;заявл. 09.01.2008; опубл. 10.06.2008,Бюл. № 16. - 2 с.

15. Пат. 2401530 Российская Федерация, МПК А01Р 12/44, А01Б 41/12. Устройство для очистки зерна с разделением по фракциям / Попов Ю. И., Попов И. Ю., Попов М. Ю. - № 2009114400/21;заявл. 15.04.2009; опубл. 20.10.2010,Бюл. № 29. - 11 с.

16. Пат. 2414971 Российская Федерация, МПК В07С 5/00, В07В 1/00. Универсальный калиброклассификатор / Попов Ю. П., Попов И. Ю., Попов М. Ю. - № 2009123035/05;заявл. 16.06.2009; опубл. 27.03.2011,Бюл. № 9. - 15 с.

Редактор В.А. Решетникова Компьютерная верстка ЮЛ. Жиеаееой

Сдано в набор 16.11.14. Подписано в печать 20.11.14. Формат 60x84'/i6. Печать офсетная. Гарнитура Times. Печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 0,93. Тираж 100 экз. Заказ №504 410054, г.Саратов, ул.Беговая, д.19 «Print House»