автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и обоснование основных параметров фракционного пневмоинерционного сепаратора зернового вороха

РГБ ОД

- 3 МАО 1935 на правах рукописи

КУРБАНОВ РУСТАМ ФАЙЗУЖАЮВИЧ ^

?

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФРАКЦИОННОГО ШШ-ШНЕРЦИОННОГО СЕПАРАТОРА ЗЕРНОВОГО ВОРОХА

05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

КАЗАНЬ - 1995

Работа выполнена на кафедре эксплуатации машинно-тракторного парка Вятской государственной сельскохозяйственной академии.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент ЛУКИНЫХ Г.Ф.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники

И>, доютор технических наук, профессор СЫЧУГОВ Н.П.

кандидат технических наук, доцент БЕЛИНСКИЙ A.B.

Ведущее предприятие - _ Научно-исследоЕательский институт

сельского хозяйства Северо-Востока (г. Киров)

Зашита диссертации состоится 1 июня 19S5 года в 12°° часов на заседании диссертационного Совета К-120.24.02 Казанской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: <320011 г. Казань, Ферма-2, учебный корпус ауд. 213

С диссертацией мэжно ознакомиться в библиотеке Казанской государственной сельскохозяйственной академи.

Автореферат разослан апреля 1995 года.

Ученый секретарь диссертационного Совета -кандидат технических наук, профессор

/

ЩШШ&Г'Х-С.ГАИНАНОВ

ОЕИМ ХАРАКГЕШЛИКА РАГОШ

Надежное обеспечение страны продуктами питания и сельско-хозяйственньм сырьем является одной из основных задач агропро-мьшленного комплекса. Клшевая роль в решении этой задачи отводится неуклонному наращиванию производства зерна - основе создания продовольственного и фуражного фондов страны.

Анализ технологий послеуборочной обработки урожая показывает, что затраты труда и средств в условиях Нечерноземной зоны занимает- значительную часть от затрат на производство зерна. Поэтому одним из основных резервов снижения себестоимости зерна является внедрение комплексной механизации уборки, послеуборочной обработки И переработки зерна с учетом его целевого назначения .

Анализ современных средств предварительной обработки зернового вороха позволил сделать вывод о тем, что наиболее эффективный! являются сепараторы, базирующееся на использовании способов пневмоинерционной сепарации,. а также устройства, разделяющие обрабатываемый материал на фракции по целевому назначению.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Ю1ровского СХИ. Нсмер государственной регистрации 01. 9. 20 013999.

Целью исследования является повышение эффективности процесса предварительной очистки зернового вороха на основе применения пневмоинерционного сепаратора с разделешем материала на фракции по целевому назначению.

Объектами исследования являются ворох зерновых культур, их физико-механические свойства, процессы и средства разделения зернового вороха воздушнкм потоком, экспериментальный образец фракционного пневмзинериионного сепаратора зернового вороха.

Научная новизна работы заклкчается в разработке фракционного пневмоинерционного сепаратора зернового вороха, в исследовании и оптимизации конструкгшвно-технологических параметров данной машины. Новизна предложенных разработок подтверждается авторскими свидетельствами и патентом на изобретение (Ш 1720752, 1714370, 1539635).

Практическая значимость работы и релизация результатов исследований. Проведенные исследования позволили наметить пути интенсификации предварительной отметки зернового вороха на от-

ккьггых токах и площадках временного хранения приемных пунктов хозяйств и выделения потенциально разнокачественных фракций обработанного материала на даннсм этапе. Создать фракционный самоходный пне!2моинерционньй сепаратор, отличающийся высокой производительностью и качеством выполнения технологического процесса, низким удельньм расходом электроэнергии, низкой удельной металлоемкостью и энергоемкостью обработанного зерна.

В ходе теоретических и экспериментальных исследований определены рациональные конструктивно-технологические параметры фракционного самоходного пневьюршерционного сепаратора зернового вороха. Экспериментальная малина испытана в хозяйственных условиях в совхозе "Татауровский" Кировскей области.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и одобрены на научно-технических конференциях Кфовского СХИ

(1987.....1993 гг.), Челябинского Государственного агроунивер-

ситета (1991г.), на научно-производственной конференции молодых ученых и специалистов сельского хозяйства АПК Кировской области (1991т).

Защищаемые положения; .

- фу11кидональная зависимость количества посгупаемого на зерноочистительно-сушильные пункты (ЭОСП) зернового вороха в зависимости от времени уборки;

- математическая модель взаимодействия поперечного воздушного потока с компонентами зернового вороха при метании;

- схема фракционного пневмоинерционного сепаратора зернового ьороха;

- рациональные конструктивные и технологические параметры фракционного пневмэинерционното сепаратора зернового вороха.

Публикация результатов исследования. Основное содержание щкзсертзизм изложено в 11 научных статьях, двух авторских свидетельствах и одном патенте на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы из 147 наименований, в тем числе 3 иностранных, и приложений. Работа изложена на 193 страницах, из них 149 основного текста, и содержит 15 таблиц, 45 рисунков и 18 приложений.

СОДЕЕЖДАШЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований и

приведены основные положения, выносимые на зашиту.

В первой главе дан анализ тежюлопкеских процессов и схем ляетлэсепарирукгтх систем машин предварительной очистки зернового вороха, особенности их функционирования. В результате ана-' лиза научных работ И.П.Безручкина, K.M. Наркоза, А.И.Буркова, В.И.Бордая, Н.Т.Гармаат, В.П.Горячкина, В.В.Гсртинского, А.Б.Демского, А.А.Кукибного, Н.И.КЬсилова, М.В.КИрееза, М.И.Летошнева, Г.Ф.Лукиных, А.С.Матвеева, В.А.Патрина, А.А.Рассадина. А.А.Русанова, М.Г.Степичева, Н.П.Сьнугова, З.Л.Тица, Г.Д.Терснова и других ученых предложена схема фракционного самоходного пнермэинерционного сепаратора зернового вороха и поставлены следующее задачи:

- рассмотреть закономерности процесса поступления зернового вороха на ЗОСП по времени уборки и обосно-* вать его математическую модель;

- изучить закономерности процесса расслоения зерновой струи при взаимодействии на ее компоненты воздушного потока;

- определить и обосновать рациональные конструктивные параметры и параметры потока воздуха фракционного пневмоинерционного сепараратора; .

- изучить влияние конструктивно-технологических параметров фракционного пневмоинерционного сепаратора на качественные показатели его работы/

- провести испытания, и оценить эффективность работы экспериментального фракционного пневмоинерционного сепаратора зернового вороха в производственных условиях.

Во второй главе представлены функциональная зависимость динамики поступления зернового вороха на приемные пункты хозяйств от времени уборки, теоретические предпосылки расслоения компонентов вороха по высоте и математическая модель взаимодействия частиц спутной струи с поперечным воздушным потоком.

Аналитическая зависимость уровня процесса поступления зернового вороха во времени определена методам двойного логарифмирования фактического уровня процесса по основанию натурального логарифма с последуктим применением метода наименьших квадратов.

Для функции

>: - ln(ln r(fc)) (i,

строим вспа.юх'ательную д^ка'сам^у. IIo характеру расчетной ломаной было установлено, что зависимость близка к прямолинейней. Следовательно, еозмояшо получить зависимость уровня процесса уборки от времени, адекватно шражагацдо реальный процесс в виде функции

у = аФе ^ , (2)

где а - поправочный корреотируаздий множитель;

ф - распознанный верхний предел уровня процесса; С - коэффициент, характеризую^»! процесс в третьей фазе;

t - время системное, t=0...1 в безразмерных единицах, b - коэффициент, характеризующий процесс в первой

фазе, b = ed ; (3)

d - максимальное значение ординаты на двойном логарифмическом графике.

Темп технологического процесса определяется теоретически как первое производное от уровня процесса, а практически раз-ностньм методаи по зависимости

= (4)

dt

где Y1,Y,_1Y1,Y,_, - фактический уровень процесса соответственно в текущий и предыдущий квант времени;

t,,tM- текущий и предыдущий квант времени. По множеству полученных ' зависимостей уровня процесса по выражению (2) оценена динамика функционирования системы уборки урожая в пределах всего технологического цикла.

Анализ динамики функционирования технологической системы уборки урожая всех зерновых колосовых культур показал (рис. 1), что технологический процесс состоит из трех фаз по времени. Этими фазами являются:

первая - вход в процесс ( до 20...30 % по времени); вторая основной процесс, где убирается основная часть урожая ( до 40...50 % по времени);

третья - выход из процесса (20...40 % по времени). В первой и третьей фазах процесса уборки происходит, поступление незначительной части зернового вороха валового сбора. Основное количество зернового вороха поступает во второй.фазе

Еис. 1. Динамика поступления, зернового вороха на ЭОСП; I -фаза входа в процесс; II -основная фаза/ III - фаза выхода из процесса . .

процесса, тогда возможны перегрузки зерноочистительно- сушильного комплекса и складирование материала на площадках временного гранения. Средний уровень второй фазы обусловливает производительность машин и линий предварительной очистки.

Основньм принципал работы многих пневмзсепараторов является подача обрабатываемого материала в воздушную струю, которая создается генератором воздушного потока.

Эффективная работа фракционного самоходного пневмоинерци-онного сепаратора зернового вороха зависит от рациональных конструктивно-технологических параметров: высоты камеры сепарации АН, форлы камеры пневмосепарации а горизонтальной плоскости, расстояний от точки вбрасывания до начала зоны воздействия поперечного воздушного потока X и до приемника фракций L, соотношения высоты канатов фракций в начальной части §, скорости

вбрасывания Vsöt угла вбрасывания , подачи материала Q и

скорости воздушного потока Кв .

Для обоснования интервалов поиска рациональных значений параметров был рассмотрен процесс вбрасывания зернового вороха в воздушную среду. При рассматрении движения материальной точки, принадлежащей зерновому потоку, в пространстве (рис. 2) по-

Рис. 2. Схема сил, действугацях на частицу в воздушной

среде

лучено ее уравнение движения

(3)

где m - масса частицы, кг

W - ускорение частицы, м/с'; R - сила сопротивления воздушного потока, Н; G - сила тяжести частицы, Н. При проецировании на внбранные оси ОХ и ОУ получена система дифференциалных уравнений:

d2x

Ш —= -R COS (X ,

at

d-y

т -—— = -R sin a +■ mgt

dt2

(4)

где а - угол меязду осью ОХ и направлением силы сопротивления воздуха движению частицы, град. ;

д - ускорение свободного падения частицы, д = 9, 81 м / с2 .

С учетам значений сил Я и в, модуля абсолютной скорости компонентов вороха проекции абсолютной скорости компонентов на координатные оси после преобразований имеют вид дифференциальных уравнений

d2x

dt£ dt & =

dt?- dt

где к - коз<ЬЛициенг парусности компонентов зернового вороха, м"1,

Данные уравнения без определенных допущений и преобразований аналитически решить невозможно. В исследованиях И.Ф.Пикузы, В.А.Патрина, А.А.Русанова и других авторов решение дифференциальных уравнений осуществляется методом графического и численного интегрирования. Все вышеперечисленные метода сводятся . к решению задачи Кода с начальными условиями.

Система уравнений (б) используется в практических расчетах для прогнозирования полета частиц зернового Еороха, отличающихся коэффициентом парусности к, в зависимости от на- и0 ао ¿о ^о чальных условии и, и, ^ , и и и .

Для решения системы уравнений и их анализа начальники условиями приняты: скорость вбрасывания зернового вороха 8,5...10 м/с, угол вбрасывания 30...50°.

Анализ системы уравнений (6) проводили одношаговым методом численного интегрирования Рунге-Кугта по Бремени t на персональных компьютерах 13М-РС/АГ по разработанной программе. Точность расчетов контролировалась ошибкой округления

г - -L £ И -

15 i=0 л + 1

■П)

У-1

где ^ - значение параметра полученное шагом h; у?

х - значение параметра полученное шагом. 2h.

Для достаточной точности, с сшибкой, равной 0,5 %, необходимо выполнение условия £ < 0,0005.

После проведенных проверок выбираем шаг расчетов h=0,002 с, который соответствует требуемой точности.

Анализ траекторий компонентов зернового вороха,полученных по уравнениям системы (6), показывает, что в зависимости от аэродинамических свойств они двигаются по различньм траекто-

риям. После вбрасываю« легкие частицы с большим коэффициентом парусности, чал у зерна, располагаются в швкней части потока. Установлена спедуищя заЕиа-мэсть: скорость вбрасывания зернового вороха в виЗрашых для расчета пределах 8,5.. .10 м/с существенного влияния на траектории движения компонентов на рассматриваемом участке не оказывает, угол вбрасывания материала в вь»3ранных для расчета пределах 40. ..50° оказывает больше влияние, чем скорость вбрасывания. Так, с увеличением угла вбрасывания расслоение зерновой струи увеличивается. При изменении угла вбрасывания в принятых пределах от 30 до 50° угол раскрытия зерновой струи изменяется от 13 до 16°.

Начало зоны воздействия поперечные воздушным потоком X равняется 0,9...1,1 м. Для точного определения координаты по абсциссе воспользуемся результатами расчетов численного интегрирования по программе. Окончательно выбрана коорданата X = =1,05 м, при которой остальные параметры движения частиц будут начальным условием для рассьюпрекия движения компонентов в пространстве при воздействии равномерного воздушного потока.

При Ь=2,00.. .2,10 м раскрытие зерновой струи ЛН=0,47,. .. 0, 5 м. В этой же зоне происходит более полное разделение зерна и примесей по аэродинамическим свойствам, что позволяет разделить их на фракции различного качества,

После вбрасыаа*ия зернового вороха и формирования зерновой струи компоненты взаимодействуют с поперечным воздушньм .потоком (рис. 3). Необходимо обеспечить вывод примесей из камеры пнев-х/лселарации, не допуская потерь полноценного зерна в отходы .

Раса-карим характер движения частиц зернового вороха в зависимости от 'параметров воздушного потока, струи и компонентов частиц.

На частицу действуют силы тяжести С и аэродинамическая Я. Загозшем векторное уравнение движения частицы в воздушном потоке

Л1 —у = Ях ,

а2у

П1 -у

<*** и

т —_ = кг

¿Г

= % -

Рис. 3. Схема сил, действующих на частицу в воздуиксм по-

Учитывая проекции силы азродш-шм^ческого сопротивления на координатные оси, направления вектора скорости воздушного потока, которое совпадает с осью 02, и модуль абсолютной скорости частиц система уравнений (8) примет вид

. dt дуу

м с1Уг <±ь

= -киУу - %

= -ктв .

(9)

С учетом начальных условий решаем систему дифференциальных .уравнений (9> аналогично системе уравнений (6) по разработанной ранее программе. В момент воздействия воздушного потока на струю зернового вороха координата Ъ часпвды и время t равны 0.

Лналкз траекторий кауконентов зернового ьороха на плоскости Х02 позволяет сделать вывод о возможности разделения их по-перечьыл воздулньм потоком в загисимзсти от аэродинамических сзойсхв и показателя отношения скоростей вбрасывания и воздушного потока {%) .

Расчеты проведены из условий вывода примесей и сола/ы через окно, расположенное напротив окыа ввода воздушного шкжа п боковой вертикальной - стенке лапрзлляидей трубы. Причем вгвес-ти их нужно на расстоянии дайны воздействия воздушного потока 1,0 м и на расстоянии 1,05.. .2,05 м от метателя. С учетом этого скорость воздушного потока принимаем 7... 9 м/с.

При увеличении скорости воздушного потока при Х=0,8 и по-стоянкой скорости вбрасывания происходит значительное отклонение траектории движения частиц с большим коэффициентом парусности, что позволяет их вызести из камеры -пневмосепэрации воздушным потонем. Однако с ростом скорости воздушного потока возможен вынос полноценного зерна в отходы. (Особенно при прямолинейней форме направляющей трубы).

" Бри увеличении скорости вбрасывания при 2 не будет обеспечиваться достаточный вынос примесей, то есть частицы пролетают зону вывода, что снижает качественные показатели процесса сепарации. Для эффективного вывода примесей из камеры пнев-косепарагщи необходимо стремиться к соотношению скоростей вбрасывания и воздушного потока, равному единице.

Екнерассмотренше закоасмврюсти движения комшнешов зернового керола в яздадаисасй воздуш-юй 'среде и равномерном воздушном пэгаоке позволяет?.. с учетом аэродиигьвмеских свойств частиц, шЗрзкчдо тел;-:о:;огпчЕС1Ж-с параметров к режимов паевмг-инерцио::нсй ечкешки, оцсись процесс их разделения, эффективность .селарацил и аьйрать рациональные конструктивны? параметры Кс'Ш'лаы.

В третьей главе представлены программа исиедозакий, составленная в соответствии с поставленными задачами, общепринятые и частые методики, - описана экспериментальная установка дол исследования технологического процесса предварительной очистки зернового вороха с фршеционированием обработанного материала, использовшииа® приборы и оборудование.

Изучение технологического процесса очистки зернового вороха и определение рациональных параметров проводили на установке, схема которой проведена на рисунке 4, Модель пневмосепара -

Рис. 4. Модель пневмосепаратора дчя предварительной очистки зернового вороха: 1-патрубок триьмера; 2-тркукь-р; 3-Направляазцая труба; , 4-пневшкамера; 5-каналы фракций; 6-

вентилстор; 7-дополнительная рама; 8-приемники; -»--зерновой

ворох; —Ь-т- -поток воздуха; -фракции зерна

тора имеет натуральные размеры и выполнена по а,с. 1720752 без самэхода и питателя.

Для регистрации экспериментальных данных использовали влагомер В2ПК-1, пненмокласафшатор К-233 фгфг.г-л "1?ог1.'зс;1г1и'с" (Германия),. наборы лабораторных решет, разборные доски и шпа-тада, фотоувеличитель "Ленинград-ЗУ" в ре-кже 10-хратного уа-з-яинешя, ртутный термометр, гигрометр КЗК, барометр Б?М, шумо-мер ИУМ-1, ^икрсмансметры УХН-2460Г трубки Шгго-Црандтдя, силь-фоккь-й датчик, теизоигмэрэтеяьнну аппаратуру , состоящую из усилителя Т0ПАЭ-3.01 и осциллографа К 12-22.

Для отбора проб исследуемого зернозого материала использовали прсбсотбсрш-д-м, мешки и этикетки. Бзаециваше гюоб, навесок зерна и отдельных фракций осул&стяляли на штатфсрьегиак передвижных весах до. 300 кг и весах ЗЛТК-эОО, ЬЛТК-2/100.

Скоростную кино - и фотосъемку дня изучения процесса расслоения зерновой струи ¡три метании и определения траектории движения частиц осуществляли кинокамерой СКП-2М и фотоаппаратом 0ЭД-5В.' Для освещения объектов съемок использовали светаль-ники 1000.

Для контроля влажности исходного и обрабаботанного материала, а также его подачи без разрыва потока использовали оборудование собственной конструкции.

Обработку результатов рксперхыенталышк исследований осуществляли на персональных коыпыхгерох "Дтат-У" и ХЕЧ-РС/АТ.

В четъергой главе приведены результаты экспериментальных исследопаим по определению рациональным конструктивных и технологических параметров фракционного са^юходного пнешоинерци-онного сепаратора зернового вороха и их влияние на качественные показатели процесса.

Результаты скоростной фото- и киносъемки показывают, что при вбрасыванда происходит расслоение струи зернового вороха и ее форма достоверно согласуется с расчетными значениями.

Исследования расширения факела струи зернового вороха в зависимости от скорости и угла вбрасывания показывают, что с увеличена^ данных параметров расширение струи возрастает.

По результатам исследований изменения высоты струи в зависимости от скорости и угла вбрасывания и задавиись расстоянием Ь=2, 05 м от точки Ебрасывания., где происходит четкое разделение компонентов зернового вороха по высоте, вьйраны окончательные значения рационального параметра камеры лневмосепарации от начальных условий процесса. Так, для скорости вбрасывания 10 м/с и начального угла вбрасывания 45° . рациональное значение ДН=0, 47 м.

Проведенные исследования воздействия на спутную струю зернового вороха при метании лоперечкш воздушным потоком позволили определить рациональную форму и конструктивные параметры камеры Еневыосепара1?!И в горизонтальной плоскости. С учетом отклонения траектории компонентов зернового вороха в горизонтальной плоскости полета и для повьшения качественных показателей очистки, форма камеры шевмосепарации выполнена в виде трапеции. Рациональное значение разности иирины выхода и входа' (оснований трапеции) камеры пневмэсепарации определяется в зависимости от свойств зернового вороха и технологических параметров процесса.

При подаче материала 45...50 т/ч, скорости вбрасывания 10 м/с и скорости воздушного потока В, 5... 9 м/с рациональное значение разности выхода и входа Д=150 мл. Данная форма камеры пневмосепарацр'м с радаональньм значением Д незначительно снижает чистоту обработанного материала. Потери зерна с применением трапециевидной формы камеры пневмэсепарации в 1,5 раза меньше, по отношенио к прямоугольной. '

Качественные показатели обработанного зерна в каждой фрак-

ции отличаигся чистотой, массой 1000 зерен и количеством материала в каждой фракции. Они зависят от высоты канала фракций в начальной части (на выходе из камеры пневмэсепарадаи) при неизменных остальных технологических показателях.

По результатам теоретических и экспериментальных исследований видно, что в верхней части струи зернового вороха находятся крупные примеси и зерно обрабатываемой культуры, имекддее высокие качественные показатели. Нике расположены менее качественные зерна обрабатываемой культуры и невыделенные воздушны* потоком примеси.

Четкое разделение на три разные по качеству фракции обработанного зерна происходит при соотношении высоты каналов в начальной части о = 0, 5 независимо от засоренности исходного материала, подачи и размера среднего канача в исследованных пределах. В этем случае количество зерна в третьей фракции (семенной) составляет незначительную часть от общего количества.

С учетсм вышеизложенного и после упрощения конструкции устройства приема и транспортирования (Сработанных фракций зерна решено бьшо конструкцию приемника фракций сделать с двумя каналами.

На рисунке 5 приведены чистота и количество обработанного материала по каналам в зависимости от соотношения высоты

этих двух каналов 8 = ^ / для различной засоренности исходного вороха и его подачи. Здесь также видно, что чем меньше соотношение высоты канатов, тей четче признак разделения по чистоте. С увеличением 5 чистота стремится к выравниванию.

Количество зерна в каналах, как и в первсм. случае, зависит от подачи материала (рис. 5, б). С увеличением подачи качество обработанного материала в каналах фракщй падает, количество их увеличивается.

Значительное влияние на качественные показатели процесса оказывает скорость воздушного потока и подача зернового вороха. При увеличении подачи качественные показатели процесса очистки снижаются.

Исследования различных конструкций регуляторов скорости и структуры воздушного потока показали, что наиболее эффективной является конструкция устройства в гаде каскада направлякших заслонок с возможностью, регулирования их расположения в началь-

; ! 1 г- 1 * \

II

7

■ "5 С--1] :

0,5 1,0 15 V 2,0 0 0,5 1,0 1,5 V 2,0

Рис. 5. Зависимости чистоты Ч (а) и количества д (б) зерна ко фракциях от изменения соотношения высоты канацов 5 при различной подаче (е = 10 %); —К— - подача 40 т/ч; —•— - подача 45 т/ч; —г-— - подача 50 т/ч; —°— - подача 55 т/ч

ной части. Данные свойства позволяют получать различные структуры воздушного потока по высоте воздействия на зерновую струю в зависимости от свойств исходного материала и технологических параметров процесса, от которых зависит структура струи зернового вороха.

Дня исследованз-и влияния технологических параметров на качественные показатели процесса предварительной очистки зернового вороха был реализован почти ротатабельный трехуровневый план Бокса-Венкина для четьрех факторов. Уровда варьирования значимых факторов установлены по результатам теоретических и экспериментальных исследований. Кретериями оптимизации приняты чистота зерна во фракциях Ч, потери зерна П и эффект очистки Е.

В результате реализации плана эксперимента получены адекватные (вероятность Р = 0,95) уравнения модели регрессии: чистоты зерна I фракции:

=91, 543+0, 549 -4, 2162 -0, 308 е -+0, 308 Уаб +о, 1 2 -0,549^в ^6+1,12 £+1,0992 ^вб +0,924 £ УВ6 +0,508 У%б , (10)

чистоты зерна Пканала:

Гг=96, 642-Ю, 503 +0,225 0-0, 408 £ -0,299 ^вС + ^в н +0, 675 ^з € +0,825 ^вб "0,75(? е -0, 6252 ^вб -

0, 5 С2 +0,887^6, (11)

потерь зерна:

=0,159+0, 0141 +о, 04490-0,0083 С +0,004 + +0, 0925 У а б +0, 035 У3б +0,0099 V2 +0,0112 -

0,025 С2 +0,036 Увб , (12)

эффективности очистки:

6964-0,0333 +0,01412 +0,0166 г -0,0125 Увб + +0,1025 V* 2 -0,1075^з ^вб -0,045б £ -0,1 ^ 2 +

+0,0886^6. (13)

Оптимизация процесса сепарации зернового вороха озимой ржи позволила определить следугадое рациональные технологические параметры: скорость поперечного воздушного потока ^в =8,8 м/с, подача материала <2 =50 т/ч, скорость вбрасывания V.вб -9,9 м/с при угле вбасывания а,) =45°. При этих значениях получены следуйте качественные показатели процесса предварительной очистка-чистота зерна первой фракции равна 92,7 %, второй - 97,26 Я, эффективность очистки - 53,2 а и потери полноценного зерна в отходы - 0,167 %.

В пятой главе приведены результаты производственных испытаний в хозяйственных условиях экспериментального фракционного самоходного пневмэинери^юнного сепаратора зернового вороха в совхозе "Татауровский" Кировской области, технико-э1х>нал1ческая и энергетическая оценка применен!« даннсй машины и ворохоочис-■пггеля ОВС-25 на предварительной очистке зернового всроха.

11о результатам сравнительных испытаний состав фракций и их отношение по выходу значительно вьше у экспериментальной машины и составляет в среднем 0,68 против 0,22 у машины ОВС-25. На рисунке б а и б приведены качественные показатели работы экспериментальной машины и машины ОВС-25 на предварительной очистке зернового вороха озимой ржи сорта "Вятка-2" и пшеницы сорта "Ленинградка" в зависимости от подачи обрабатываемого материала. Из анализа рисунков следует, что данные машины имеют высо-

28 Ч,%

75 Е,%

94 ^ 92 26

К

о У-ч л.

ч « & ■х ^ -

А

А— А

0,6 п,%

0,4

45 4? 49 5-1 &,т/ч б§ а

0,2

98 75

Ч,%

94

45

25

--X -

я—""" а Ь м>

* О > 0' |

0 -д—ей=ЙГ

, А*" ¿Г

I * 1 1 I -2

п,%

0,4

0,2

Я € 17 19 &г т/ч 23

Б

Еис.6. Показатели работы машин предварительной очистки зернового вороха от подачи материала: а - экспериментальная машина; б - машина ОВС-25; -- ворох озимой ржи сорта "Вятка-

2"; ----- ворох пшеницы сорта "Ленинградка"; —х— - эффект

очистки; —й--потери зерна; -О--чистота I фракции; —о--

-чистота II фракции

кие показатели технологического процесса.

Результаты технико-экономических и энергетических расчетов приведены в таблице.

Таблица

Технико-экономические, агротехнические и энергетические показатели опытной и сравниваемой машин предварительной очистки

зернового вороха

Значения показателей

Показатели Опытная Сравниваемая

машина машина ОВС-25

Производительность при очистке во-

роха пшеницы влажностью 27 % и за- 51 20

соренностью 10 %, т/ч (51,1) (19,4)

Масса машины, кг 17 00 2115

Суммарная установленная ькщюсть,

кВт 15,8 9,5

Удельная металлоемкость, кг/(т/ч) 33,3 109,0

Количество фракций, шт. ■3 3

Чистота зерна, %: I фракции 93,7 95, 8

IX фракции ' 96,1 97,0

Соотношение выхода зерна 1/11 0, 62 0,22

Еффективность очистки, % 54,2 63,1

Потери зерна в отходы, % 0,29 0,31

Энергоемкость, приходящаяся на 1 ч

работы машины, МДж/ч 125,05 140,86

Полная энергоемкость еданшда про-

дукции, ВДж/т б, 47 9,33

Эксплуатационные затраты, руб./т 0,05* 0,15*

Удельные капитальные затраты,

руб./т 0,17* 0,45*

Годовой экономический эффект, руб. 1645* ----

* - по ценам 19Э1 года

Производственные испыгамет в хозяйственных условиях показали, что удельная металоёмкость и полная энергоемкость единицы обработанной продукция экспериментальной машины в 3,0 и 1,5 ра-

за ниже, чем у сравниваемой машиной ОВС-25 на предварительной очистке зернового вороха.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ШОМЕНДАЦМ

1. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований установлено, что применение пневмоинерци-онного сепаратора с разделением обрабатываемого материала на

. фракции позволяет существенно повысить эффективность процесса предварительной очистки зернового вороха на площадках его временного хранения.

2. Б -результате рассмотрения закономерности поступления зернового вороха на ЗОСП по времени уборки получена математическая модель динамики данного процесса, которая позволяет определить производательность машин и хиний предварительной очистки

' ... у = аФе~Ье~°Ь .

3. На основании анализа процесса взаимодействия зерновой струи с . воздушььм потоксм полнены аналитические зависимости, характеризуйте расслоение компонентов вороха при его вбрасывании. При этом определяющими факторами расслоения зерновой струи по высоте - являются показатели аэродинамических свойств частиц, скорость и угол вбрасывания. Эти зависимости позволяют определить рациональные параметры камеры пневмосепарации па высоте и место установки приемника фракций.

4. Математическая модель' взаимодействия компонентов зернового вороха с поперечным воздушные потоксм обусловливает <|орму камеры пнеЕмосепарации - в виде трапеции по ширине в зависимости от соогнешения скорости вбрасывания материала и скорости воздушного потока. . •

Рациональные значения разности ширины выходного и входного сечений камеры (оснований трапеции) определяют основные качественные показатели технологического процесса (чистота 97,8 %, потери зерна 1,5 раза меньше, чем у камеры прямоугольной фор-.мы). ' '

5. На основании лабораторных исследований установлено, что качественные показатели зерна во фракциях определяются соотношением 5 высот входного сечения каналов фракций, при »тем с

увеличением 8 качественные показатели вьравнивактся. Дет количества каналов фракций, равнкм двум, рациональное значение Cr-=1.

6. Устройство дня регулирования структуры и скорости воздушного потока в камере пневмзсепарании цапесообразно выполнить в виде .фех направляющих заслонок с возмоэшостыо иаменения взаиморасположения их входных крсмок. Рациональные значения расстояний от наружной стенки воздуховода до заслонок составляет? #1 = 70 мл, #2 = 165 мм, #з = 225 мл.

7. Оптимизация процесса сепарации зернового вороха озимой ржи позволила определить следурхние рациональные технологические параметры: скорость поперечного воздушного потока 8,8 м/с, подача материала 50 т/ч, скорость вбрасывания вороха 9, 9 м/с при угле вбасывания 45°. При этих значениях параметров получены следукшие качественные показатели процесса предварительной очистки: чистота зерна первой фракции 92,7 %, второй - 97,26 %, эффективность очистки 53,2 % и потери полноценного зерна 0,167 %.

8. Проведенные хозяйственные испытания экспериментального фракционного пневмоинериионного сепаратора зернового вороха в совхозе 'Татауровский" Кйровской области свидетельствует о высокой эффективности технологического процесса. При этом установлено, что производительность экспериментальной машины в 2,2 раза больше, а удельная метаяоемкость и полная энергоемкость единицы обработанной продукции соответственно в 3,0 и 1, 5 раза ниже, чем у сравниваемой машины ОВС-25.

Основные положения 'диссертации опубликованы в следумдах работах;

1. Курбанов Р.Ф. Оптимизация конструктивных параметров камеры пнеЕМОсепарации метателя-сепаратора зернового вороха // Тр. НШСХ Северо-Востока. -ítopoB, 1991. -С.62-67.

2. Курбанов Р.Ф., Сайтов В.Е. Расходомер: Информационный листок N128-94. -КИров: ЦНТИ, 1994. г4с.

3. Курбанов Р.Ф.Выбор технологии предварительной очистки с учетом свойств вороха, зерновых культур //Тр. НШСХ Северо-Востока. -Кйров, 1994 (В печати) .

4. Лукиных Г.Ф., Вайсман A.A. ,Курбанов Р.Ф. Методология, результаты анализа и прогнозирования динамики технолопяеской

системы уборки урожая зерна //Науч.тр. ЧИМЭСХ / Челябинск. 1987. -С.59-66.

5. Лукиных Г.ф., Курбанов Р.Ф. Совершенствование пневмэси-стемы метателя-сепаратора //Тр. ШИСХ Северо-Востока. -Киров, 1990. -С.108-112.

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

7. Лукиных Г.ф., Курбанов Р.Ф. Результаты производственных испытаний метателя-сепаратора зернового вороха //Тр. НШСХ Северо-Востока. -Юдров, 1992, -С. 122-126.

8. Лукиных Г.Ф., Маликов A.C., Курбанов Р.Ф. Совершенствование пневмэинерционного способа сепарации фракционированием зерна на выходе из камеры пневмосепарации //Труды ЧеГАУ / Челябинск. -1991.

9. Лукиных Г.Ф., Маликов A.C., курбанов Р.Ф. Метатель-сепаратор предварительной обработки зернового вороха: Информационный листок N41-92. -Миров: ЩШ, 1992. -4с.

10. Лукиных Г.Ф., КУрбанов Р.Ф., Перевозчиков П.Ф. Прибор для определения спелости зерен и частей растений //Научные разработки сельхозинститута. -Киров: ЦНГИ, 1994. -32с.

11. Лукиных Г.Ф., Маликов A.C., Курбанов Р.Ф. Метатель-сепаратор зернового вороха //Научные разработки сельхозинститута. -Киров: ЦНТИ,•1994. -32с.

12. Расходомер: A.c. 1714370 СССР, Алешкин В.Р., Евсеев А.П., Курбанов Р.Ф. (СССР). N479223/10 МКИ 4 G 01F1/30 // Открытия. Изобретения. -1992. - N7.

13. Устройства для определения спелости зерен и частей растений: Патент Вэссии N1539635, Лукиных Г.Ф., Курбанов Р.Ф., Перевозчиков П.Ф. //Открытия. Изобретения. - 1990. -N4. Начало действия с 1.04.94.

14. Устройство для сепарации зернового вороха: A.c. 172052 СССР, МКИ 4 В 07 В 4/00. Лукиных Г.В., Маликов A.C., Курбанов Р.Ф. // Огкрыгия. Изобретения. - 1992. - N11.