автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и обоснование загрузочных устройств для пневмотранспортирования продуктов обмолота в зерноуборочных комбайнах

На правах рукописи

Савельева Екатерина Владимировна

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПНЕВМОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ОБМОЛОТА В ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНАХ

Специальность 05.20.01 - технологии н средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических иаук

Благовещенск - 2006

Работа выполнена в Приморской государственной сельскохозяйствен' ной академии.

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Зашита диссертации состоится 1 ноября 2006 г. в 900 часов на заседании диссертационного совета К.220.027.02 при Дальневосточном государственном аграрном университете по адресу: 675005, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86, ауд. 203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного государственного аграрного университета.

Отзыв на автореферат диссертации, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 675005, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86, ДальГАУ, отдел аспирантуры, телефакс (416-2) 44-65-44

Автореферат разослан 30 сентября 2006 года.

Рубан Юрий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Присяжная Серафима Павловна

кандидат технических наук Пугачев Юрий Александрович

Ведущее предприятие

ЗАО Биробиджанский комбайновый завод «Дальсельмаш»

Ученый секретарь диссертационного сове кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. За последние 15 лет производство зерна в нашей стране резко снизилось. Причин такому явлению можно назвать несколько. Однако главная из них - не совершенствование технологического процесса уборки зерна. Сроки уборки сельскохозяйственных культур в настоящее время растягиваются на месяцы вместо 15-20 дней, что вызывает потери зерна за счет его самоосыпання. Обусловлено это старением парка комбайнов и сокращением выпуска новых машин на 61%. К тому же их производительность и надежность более чем в три раза ниже зарубежных аналогов.

Бели учесть, что эксплуатационные затраты на уборку зерна и его транспортировку с поля составляют более 50-55% всех затрат на его возделывание, то для выполнения уборочных работ в сжатые сроки с высоким качеством, необходимо использовать высокопроизводительные и надежные в эксплуатации зерноуборочные комбайны. На качественные показатели работы зерноуборочных комбайнов существенное влияние оказывают транспортирующие устройства для зерна н колосовых остатков на дообмолот. Установлено, что применяемые в комбайнах шкеко-скребковые транспортеры повреждают зерно, особенно бобовых культур, до 7,5-8%. Шнеки и скребковые элеваторы при работе интенсивно изнашиваются, часто забиваются, что снижает их производительность, надежность и требуют дополнительных затрат на новые узлы и детали. Повышение производительности зерноуборочного комбайна вынуждает увеличивать геометрические размеры шнеков, скребковых элеваторов и их линейные скорости движения, в связи с чем увеличиваются дробление зерна, стоимость, металлоемкость и потребление энергии. Одним из направлений создания эффективных транспортирующих средств для перемещения зерна в бункер и колосовых остатков на дообмолот в зерноуборочном комбайне является пневматическое транспортирование.

Исследования выполнялись в соответствии с тематикой научно-исследовательских работ института механизации сельского хозяйства Приморской государственной сельскохозяйственной академии (направление б, "Механизация сельского хозяйства", раздел 6.10 "Разработка и совершенствование технических и элементов технологий по возделыванию, уборке и транспортированию сельскохозяйственных культур").

Цель работы. Обоснование конструкций, параметров и режимов работы загрузочных устройств нагнетательных пневмотранспортирующих систем зерноуборочных комбайнов, обеспечивающих качественное и надежное перемещение зерна и колосовых остатков с высокой производительностью.

ф^ъект исследования. Процесс поступления зерна и колосовых остатков в материалопроводы с избыточным давлением посредством загрузочных устройств.

Предмет исследования. Обоснование конструкции, параметров и режимов работ загрузочных устройств для зерна и колосовых остатков.

Методы исследований. Выполнение поставленных задач осуществлялось с использованием аналитических и экспериментальных исследований. Аналитические методы применялись для разработки теоретических положении и получения на их основе расчетных формул для определения оптимальных параметров конструктивных элементов загрузочных устройств для зерна и колосовых остатков. Экспериментальные исследования проведены в лабораторных и полевых условиях. Опытные данные обработаны методами математической статистики.

При исследованиях применялись методы теоретической механики, физики, гидравлики и математики. Обработка результатов, расчетов н выполнение графических схем проводились с использованием программ Microsoft Excel.

Достоверность результатов. Достоверность проведенных исследований теоретических и экспериментальных обеспечивалось сходимостью результатов с доверительной вероятностью 95%. Таким образом, лабораторные и полевые испытания подтвердили результаты теоретических исследований.

Научная новизна. На основе проведенного анализа существующих гшевмотранспортирующих систем нагнетательного типа и их питателей, разработаны новые загрузочные устройства, заменяющие зерновой и колосовой шнеки в зерноуборочном комбайне. Обоснованы конструктивные параметры и режимы работ обоих загрузочных устройств. Получены аналитические выражения для определения потерь давления, установлены закономерности формирования воздушного потока и аэросмеси в смесительных камерах. Установлены экспериментальные оценочные показатели перемещения продуктов обмолота пневмотранспортироваяием. По результатам исследований загрузочных устройств в 2006 году подано четыре заявки на предполагаемое изобретение. Все заявки прошли формальную экспертизу и получены от РОСПАТЕНТ уведомления об их поступлении, даты регистрации заявок и номера приоритетов.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

разработке и реализации пневмотрансиортирования продуктов обмолота в зерноуборочных комбайнах;

создании принципиально новых загрузочных устройств заменяющих собой винтовые шиеки для зерна н колосовых остатков;

реализации процесса перемещения зерна и колосовых остатков по материалопроводу с высокой надежностью и производительностью с последующим отделением их от воздуха;

возможности широкого применения пневмотранспортирования в зерноуборочных комбайнах для повышения технического уровня и качества сельскохозяйственных машин.

Внедрение. Опытный зерноуборочный комбайн "Енисей" — 1200р, оборудованный пневмотранспортирующими системами нагнетательного типа с разработанными загрузочными устройствами, проходил испытания на уборке

сон, пшеницы и овса в ООО "Янтарь" Спасского района в 2004 - 2005 годах, ООО Таковское" Уссурийского района в 2005 - 2006 годах, Приморского края.

Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава, молодых ученых и аспирантов Приморской ГСХА (г. Уссурийск 2003 - 2006 гг.), на расширенном заседании кафедры "Механизация агропромышленного комплекса" института механизации сельского хозяйства ДальГАУ (2006 г.), на VII региональной межвузовской научно-практической конференции, посвященной 150-летию основания г. Благовещенска (2006 г.), на региональной межвузовской научно-практической конференции, г. Биробиджан (2006г.) на научно-технических Советах инновационного ООО - "Агроконсул", г. Владивосток (2004 — 2005 гг.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано одиннадцать печатных работ, общим объемом 4 печатных листа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц, 47 рисунков, 3 приложения. Список литературы содержит 127 наименований, в том числе 7 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертации, её научную значимость и даны общие характеристики выполняемых исследований.

В первой главе приведен сравнительный анализ подъемно-транспорг-ных средств непрерывного действия по технологическим и технико-экономическим показателям. Установлено, что наиболее перспективными подъемно-транспортными средствами являются пневмотранспортирующие установки, которые, превосходя по многим параметрам шнеко-элеваторные транспортеры, могут заменить их в зерноуборочных комбайнах для перемещения зерна и колосовых остатков. К тому же винтовые и скребковые элеваторы зерноуборочных комбайнов имеют ряд серьезных недостатков, на что указывают многие ученые: Воронцов О.С., Глотов В.В., Гурьянов Ю.Г., Дроздов Н.И., Иванов В.Г., Климов A.A., Коваль Т.А., Комиссаров В.И., Левин Я.С., Липовецкий Э.И., Малнс А.Н., Маньков Д.Ф., Морин И.В., Наза-ренко В.А., Паринов В.Ф., Присяжная С.П., Терентьев Ю.В., Строна И.Г., Усенко В.В., Чазов С.А.

Из всех пневмотранспортирующих систем наиболее производительными, надежными и простыми в эксплуатации являются пневмосистемы нагнетательного типа. Это выявлено из анализа научных исследований следующих авторов: Балацко Л.Д., Богданов И.Н., Боцманов В.В., Бурсман В.Р., Вельшоф Г.И„ Дзядэио А.М., Крамской В.Ф., Надейн A.A., Рабинович М.Б., Таубер

Б.А., Успенский В.А., Muhrel К., Segler С., Vollheim R. Однако слабым звеном в нагнетательных пневмосистемах являются устройства для загрузки материала в пневмопровод с избыточным давлением. Причем особую сложность вызывает загрузка материала широким потоком, свыше 1000 мм, который поступает с очистки в зерновые и колосовые шнеки.

Анализ литературных источников и массив изобретений, сформированный на основе патентных исследований показал, что для нагнетательных ппевмоснстем предпочтительней применять загрузочные устройства эжек-торно-конфузорного типа. Загрузочные устройства подобного типа, установленные вместо зерновых н колосовых шнеков, имеют перед ними неоспоримые преимущества.

Однако они не обеспечивают загрузку плохосыпучих материалов в ма-териалопровод при подаче более 1 кг/с. Энергия на ускорение, поступающего эерпа в материалопровод, доходит до 45% всей энергии, потребляемой на перемещение по транспортному каналу. Загрузочные устройства нагнетательных пиевмотранспортирующих систем конфузорно-диффузорных типов до настоящего времени ке встраивал» в зерноуборочные комбайны вместо зерновых и колосовых шнеков. Они не были до сих пор объектами исследований, как основные составляющие единицы пневмоустановок, имеющих возможность производить формирование воздушных потоков в зонах смесительных камер при перемещении зерна в бункер и колосовых остатков на до-обмолот.

Исходя из поставленной цели, были определены задачи исследований:

1. Разработать загрузочные устройства, обеспечивающие поступление зерна и колосовых остатков в материалопровод с избыточным давлением.

2. Определить взаимодействие зерновки с криволинейными направляющими лотков н ее кинематику на разгонном участке смесительной камеры,

3. Провести экспериментальные исследования для определения качественных показателей процесса пневмотранспортирования продуктов обмолота.

4. Обосновать экономическую эффективность работы опытного и базового комбайна.

Во второй главе "Теоретические исследования" представлены разработанные загрузочные устройства для ввода зерна и колосовых остатков в материалопровод с избыточным давлением с помощью смесительных камер. На рисунке 1 представлена схема загрузочного устройства для зерна, на рисунке 2 загрузочное устройство для колосовых остатков.

Рис. 1. Схема загрузочного устройства для пневмотранспоргирования зерна в бункер: I - подводящий воздухопровод; 2 - винт; 3 - фиксатор; 4 - боковая стенка смесительной камеры; 5 - направляющие борта; б — лопси; 7 - конфузорио-диффузорный зазор; 8 - регулировочный винт; 9 - рама; 10 - отводящий матерналопровод; 11 - балка; 12 -кромка воздухоиаправляющей лопасти; 13 - воздухоналравладощая лопасть; 14 - кромка отражательного козырька; 15 - отражательный козырЕк; 16 — плоская пружина.

Рис. 1, Схема загрузочного устройства нагнетательной пнеамосистемы для транспортировки колосовых остатков на дообмолот: 1 — отводящий матерналопровод; 2 - фиксатор; 3 - входной лоток; 4 - рама; 5 - лоток промежуточный; б - кромка иоздухонаправ-ляюшей лопасти; 7 • направляющие борта; 8 - кромка отражательного козырька; 9 — передний лоток; 10 - регулировочный винт; 11 - подводящий воздухопровод 12 -крышка; 13 - пазы; 14 - направляющие пластины; 15 - отражательный козырек; 16 - воздухона-правляющая лопасть.

Описаны конструкции и принцип работы обоих загрузочных устройств. Используя равенство приращения количества движения материала и импульс от воздушного потока выявили следующие факторы, влияющие на потери давления Др, при разгоне материала, поступающего в матерналопровод: началъная скорость схода зерна с кромки лотка; ик - скорость, приобретенная материалом к концу разгона; V,- скорость воздушного потока; - скорость витания материала; р. - концентрация аэросмеси. Задавая численные значения переменным: У„, /л, V., построили номограмму для

определения потерь давления Др,.

Установлены геометрические параметры лотков, влияющие на начальную скорость схода материала с их кромок. Для этого рассмотрели кинематику зерновки по криволинейной поверхности лотка (рис. 3).

Дифференциальные уравнения движения зерновки по криволинейной поверхности лотка представляют следующий вид:

i/o

mR. —~ = —Nf + ди^совр ; А

= N ~ mgsinçr.

(О

(2)

Рис. 3. Силы, действующие на зерновку при движении ее по поверхности лотка {угол встречи <р > 0)

Выразив из уравнения (2) значение N и, подставив в уравнение (1), получим общее уравнение движения зерновки по вогнутой криволинейной направляющей лотка. При угле

встречи когда зерновка пото-

ка пройдет всю направляющую часть лотка, конечная формула для определения У„ имеет вид:

у „ JW , 2g«, Г t 3/1

"у R\e'! (Af1+1) 2/) e"J>

(3)

где У1 - скорость встречи зерновки с летком при <р > 0; Л, - наименьшее расстояние линии паления зерновки до центра закругления вогнутой направляющей лотка в момент ее прохода через конфузорно-диффузорный зазор 5 = Л, - Д„; Л; - радиус закругления направляющих лотков; / - коэффициент трения зерновки о поверхность лотка. Анализируя формулу (3) получили, что максимальную скорость схода Р"„= 1,1 - 1,2 м/с зерновка достигает при следующем диапазоне изменения переменных: У,'=1,2 — 1;4 м/с; Я, "45 — 55 мм; Д, = 30-35 мм; 5 = 18-25 мм; р' =23-30*; /=0,10.

При сходе зерновки с кромки лотка в зоне смесительной камеры происходит формирование аэросмеси, где поток частиц разгоняется до скорости и,. На рисунке 4 приведена схема поведения зерновки в зоне поступления в смесительную камеру с начальной скоростью схода

Исходя из условий равновесия, движение зерновки на разгонном участке опишем дифференциальными уравнениями.

(4)

Рис. 4. Схема движения зерновки в зоне ту" = mg~k у

схода с лотка н силы, действующие на нее.

где л-, у - соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие скорости зерновки; У„- скорость воздуха; к - коэффициент пропорциональности.

к = к'рГ\

где к' - коэффициент аэродинамического сопротивления (для сои -¿'=0,18-0,20); р - плотность воздуха; Р' - плошадь миделевого сечения зерновки.

Решая уравнение (4), а затем уравнение (5), получим значения горизонтальных и вертикальных составляющих (х, .г' и>>. У) траектории полета и скорости движения зерновки на разгонном участке.

К-У,

iä-

(6)

(7)

(8) (9)

где Нх<я - расстояние от дна смесительной камеры до свободной консоли лотка; т — масса зерновки.

Подставляя численные значения переменных в формулы (б, 7, 8,9), получили горизонтальную составляющую х зерновки сои через р=0,22 секунды, которая принимает значение 9,5 м/с, что в 4,5 раза больше вертикальной составляющей у , при скорости воздуха К,** 42 м/с и начальной скорости схода У„ = 0,8-1,0 м/с. Траектория первого «скачка» получается вытянутой и составляет 1,0 - 1,2 м, а её линейная скорость t/„=3-й м/с при Vt =22-42 м/с.

Потери давления в полостях смесительных камер загрузочных устройств (рис. 1,2) определяли через формирование воздушного потока. Па рисунке 5 изображена схема взаимодействия воздушного потока с элементами загрузочного устройства (рис. 2) для транспортировки колосовых остатков.

Обозначим: АО и АО — нижние направляющие лотков; OB и OB - воз-духонаправляющие лопасти; 1 — 2 и 3 — 4 - верхние jрапиды воздушной струи при расширении; 1- 5 — дно смесительной камеры; А - высота подъема второго лотка относительно первого; Ht~ расстояние от дна смесительной камеры до кромки отражательного козырька; - расстояние от дна смесительной камеры до кромки воздухонаправляющей лопасти лотка; расстояние от дна смесительной камеры до нижней образующей лотка; а угол

между нижней образующей лотка и воздухонаправляющей лопастью; в°-угол расширения воздушной струи после конфузора; 5 - расстояние от дна смесительной камеры до верхней точки соприкосновения струи воздуха с частью воздухонаправляющей лопасти первого лотка.

Л-

Рис. 5. Схема формирования воздушного потока в смесительной камере загрузочного устройства нагнетательной системы для транспортирования колосовых остатков в зерноуборочном комбайне.

Формирование воздушного потока рассмотрим на участке от кромки отражательного козырька (сечение 1) до кромки воздухонаправляющей лопасти второго лотка (сечение 5). На этом участке воздушный поток проходит через ряд местных сопротивления, что вызывает потери давления ДР, которые выразятся уравнением:

= (10) где потери давления на участке от кромки отражательного козырька (сечение 1) до кромки воздухонаправляющей лопасти первого лотка (сечение 3); - потери давления до кромки воздухонаправляющей лопасти второго лотка.

Вое потери давления с некоторыми допущениями суммировались от многократных расширений (диффузоров) и сжатий (конфузоров) воздушного потока. Преобразовывая уравнение (10) о учетом допущений, получили формулу, определяющую потери давления при формировании воздушного пото-

.дг-дЦ?! д? Т.//1 1 ] 1 . 1 1 )

где И^ =Н ,- 1а йпа;

д _ (/д^соап'. + Рг8в-Нх., + Н№а .

,0 о

(12) (13)

+

и, - скорость воздуха; - длина воздухонаправляющей лопасти, равная диаметру воздухопровода (/, «•£)).

Построены графики зависимостей, анализ которых указывает, что на потери давления в загрузочном устройстве оказывают влияние следующие факторы: расстояния от дна смесительной камеры до нижней образующей

лотка - И, и до кромки отражательного козырька - Нк; угол натшона возду-хонаправляющих лопастей - а'; скорость воздушного потока при входе в смесительную камеру -иу; расстояние между воздухонаправляющми лопастями по высоте - А относительно дна смесительной камеры.

В третьей главе изложена программа экспериментальных исследований, методика их выполнения и обработка результатов экспериментов. Программа исследований включала:

определение закономерностей изменения кинематики зерна и колосовых остатков, поступающих в материалопровод с избыточным давлением загрузочных устройств;

установление параметров, влияющих на формирование воздушных потоков и аэросмесей в зоне смесительных камер;

проверка влияния скорости воздуха, вида сельскохозяйственных культур, влажности, засоренности на основные показатели процесса пнев-мотранспортирования продуктов обмолота;

сравнительная оценка шнеко-скребковых элеваторов с пнев-мотранспортированием зерна и колосовых остаггков по количеству дробления семян сои, потерям за очисткой, по засоренности бункерного зерна, стоимости, металлоемкости.

Даны характеристики лабораторных установок и приборного обеспечения экспериментальных исследований, условий проведения опытов и измерений исследуемых параметров. Лабораторные исследования проводили на сое, пшенице, овсе. Подачу регулировали от 0,8 до 4,5 кг/с на зерне, от 0,5 до 1,5 кг/с на колосовых остатках. Время опыта составляло 18-25 с, влажность варьировали от 10% до 30% (зерно), от 15% до 30% (колосовые остатки), а засоренность соответственно от 2% до 10% и от 30% до 45%.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований, проведенных по методикам, изложенным в третьей главе. Приведены основные экспериментальные зависимости и установлены оптимальные параметры, подтверждающие теоретические исследования второй главы.

Выявлены режимы работы обоих загрузочных устройств для зерна и колосовых остатков. Все исследования проверяли поэтапно последовательно.

Первый, этап экспериментальных исследований состоял в: определении радиуса закругления лотка - А,; установлении величины конфузорно-диффузорного зазора - 5; выявлении наименьшего расстояния линии падения зерновки сои до центра закругления направляющей лотка - выборе материала дня изготовления лотков. Критерием оптимизаций являлась начальная скорость схода зерновки с кромки нижней закругленной консоли лотка без воздействия воздушного потока. Результаты экспериментальных исследований подтвердили теоретические, где скорость схода У^ достигла максимальных величин при следующих значениях переменных: - 50 - 60 мм; Я, =25 - 28 мм; 5 = 20 - 25 мм, (рис. 6).

Для изготовления лотков использовали органическое стекло, листовую сталь и резину. Наибольшая скорость схода получена при движении зерновки по органическому стеклу, меньше по резине. Однако в первом случае, через короткий промежуток времени {/ = 50 — 60 с), на кромке лотка начинали скапливаться мелкие частицы и скорость движения сыпучего материала резко снижалась. Объясняется это тем, что на кромке лотка скапливались заряды, которые препятствовали движению сыпучего материала. Поэтому лотки изготавливали из оцинкованной стали с толщиной листа Д = 0,5 мм.

I - С„ « -О.МОИХД, -10,0058 Г2(К, -1 7,5)+«,760937 3 - = -0,(КИИЫ(Л, -17,3* 0,00381 -17.5)+0,81 ИЗ?

__I-- -уо^мивг^я. ояаош

в --0 '3 го л XI

Гас. 6. Изменение скорости схода Уш зерновки сон с кромки лотка в зависимости от Я,, при скорости встречи с лотком У, -0,8 м/с; 1 - Л, = 40 мм; 2-Я, =50 мм; 3 - Л, =60 мм; лоток изготовлен из оцинкованной стали.

♦ экспериментальна* зависимость

— ■— • ■■ ■ — теоретическая зависимость

№_этрр_ом_этапе экспериментальные исследования проводили с воздействием воздушного потока на сыпучий материал, поступающие в смесительную камеру через один коифузорно-диффузорный зазор.

Критериями оптимизации, согласно теоретическим исследованиям явились: потери давления &рг\ скорость схода потока частиц с кромки нижней направляющей лотка; скорость схода потока частиц ит на разгонном участке; дробление семян сои Ц> %. Анализ существующих загрузочных устройств, в том числе разработанное (рис. 1), выявил независимые переменные факторы: угол наклона воздухонаправлякпцих лопастей, а"; расстояние от кромки свободной консоли лотка до дна смесительной камеры, ; подача зерна, скорость воздуха V,.

Все опыты выполняли по полнофакторному эксперименту типа "2Л". Значения критериев оптимизации в матрицах планирования являются средними из трех параллельных опытов, что обеспечило величину доверительной ошибки среднего менее ± 5%. На рисунке 7 представлены горизонтальные и вертикальные составляющие скорости и,.

Анализируя результаты полнофакторпого эксперимента и значении V и у на рисунке 7, выявили лучшие показатели критериев оптимизации (До, =450-500 Па, ¥„ = 1,1 м/с, а, = 5,2 м/с, £>,, = 0,2%) при: а ° = 18а - 25°; Я™ =0,80- 1,0 £>; = 0,3 - 0,4 кг/с; У = 38 - 45 м/с.

х ^ 1-^ = 1^4 +39,4/ -58,77;' 3-дг'»0,б9 + 13,6/- 21.5711 2-х'= 0,59 + 32Л-52,(К*1 4 - >■' = -0,093 + 0,24 г -19,5^1

Ряс. 7. Графики составляющих л' и у' потока сои в зависимости от временя г.

= 0,5 0=150 ым; =0,78 м/с; д,-0,4 кг/с; л,Ч1-Г,=43,9 м/с; 2- ^,-35,5 м/с; 3 -У,=28,7м/с); У-(4- =43,9 м/с); а""20°. ■ | — » — экспериментальная зависимость ~ " 1 теоретическая зависимость

Ш.третьем.этапе определяли потери давления ДРпри формировании воздушного потока в смесительных камерах. Экспериментальными исследованиями выявлены значения потерь давления др при перемещении воздушного потока в смесительных камерах обоих загрузочных устройств. Длину входного окна смесительных камер 1Г принимали в пределах 1100 мм. Установили, что потери давления АР в смесительных камерах не превышали 800 Па для колосовых остатков и 650 Па для зерна при следующих значениях переменных: кромки лотков устанавливали с углом подъема для зерна не менее 6е, колосовых остатков соответственно в пределах бв-10е; для транспортировки колосовых остатков лотки располагали с интервалом от 1,0 О до 1,2 £> диаметра воздухопровода; углы наклона сС воздухонаправляющих лопастей принимали для зерна - (15®-20в), колосовых остатков - (22°-25в); кромки отражательных козырьков находились на расстоянии Я, от дна смесительных камер от 0,25 О до 0,3 О - для колосовых остатков и от 0,3 О до 0,5 О - для зерна; скорость воздушного потока на входе в смесительную камеру варьировалась соответственно - для зерна от 45 м/с до 50 м/с, колосовых остатков от 38 м/с до 42 м/с.

На__четвертр_м_ этапе, согласно задачам исследований, устанавливали значения качественных показателей (выбивание воздуха и мелких примесей, производительность и дробление семян сои).

1-А. -0,2 I > елр(0,0й69 7-4. »(Мвв енрф.ОбЗТ-Г,)

Рис. 8. Производительность пневмоустановки у, при транспортировке зерна в зависимости от скорости воздуха при: 1- соя; 2- пшеница; 3-овес; оР = 18°; В - 150 лиг, Н= 200мм%0 = 150.ми; Я, = 0.3И; 1^1100ми; -6м;

Выбивание воздуха и аэросмеси при проведении исследований регулировали следующими переменными: углом наклона воздухонаправляющих лопастей, сЛ углом подъема кромок лотков, ¿3°; расположением кромок отражательных козырьков над дном смесительной камеры, Нк. Выявили, что существенное влияние на производительность пневмотранспортнрования оказывает скорость воздушного потока (рис. 8), в меньшей мере угол подъема кромок лотков относительно дна смесительной камеры и угол наклона а воздухонаправляющих лопастей, (рис. 9).

=-0,07559(0'-б]Р+«,01в928^*-б)+1,195

3-Я. —0,0643^° " $ +0,06785^?°-б) ► ¡¿857

0 .2 4 в в 10 12 ^

Рас. 9. Производительность пневмоустановки при транспортировке колосовых остатков в зависимости от угла подъема кромок лотков при засоренности - 3% 35%; У, = 43,7м/с; /Г, = 0,25£>; Л- 150мм; =4,3ы; 1100мм;ае-(|- а = 15°;2- а = 20°; 3- а -25°).

Дальнейшее увеличение скорости воздуха вызывало резкое возрастание потребление энергий и дробление семян сои,

В пятой главе изложены результаты сравнительных испытаний зерноуборочного комбайна "Енисей" - 1200р, оборудованного пневмосистемами нагнетательного типа с разработанными загрузочными устройствами, встроенными вместо шиеко-элеваторных устройств.

Опытный комбайн содержит все составляющие узлы и детали, указанные на схеме (рис. 10).

Рис. Ю, Схема на питательных пневмосистем для транспортировки зерна и колосовых остатков в зерноуборочном комбайне: 1, 2 -загрузочные устройства для зерна и колосовых остатков; 3, 4 - материалопроводы для колосовых остатков и зерна; 5 - домолачивающее устройство; б - отделитель колосовых остатков от воздуха; 7 -шкив привода вала вентиляторов для зерна и колосовых остатков; 8 - рама для установки обоих вентиляторов; 9

- ремень (клиновой); 10 -шкив муфты мояотнлки; 11

- отделнтелъ-разгружатель зерна от воздуха; 12 - бункер; 13 - двигатель; 14, 15 -вентиляторы для транспортировки зерна и колосовых остатков; 16 - обратный воздухопровод 17, 18 - подводящие воздухопроводы соответственно для зерна и колосовых остатков; 19 - вал привода рабочих кол£с обоих вентиляторов; 20 — дефлекторы для направления очищенного воздуха на двигатель.

воздух

зерно

Испытания проводили на уборке сои, пшеницы и овса. Установлено, что пропускная способность пневмотранспортирующих устройств зерна и колосовых остатков на уборке зерновых и бобовых культур соответствует производительности базового комбайна. Во время испытания комбайнов выявлено, что суммарный процент повреждения семян зерна сои (бункерное зерно) у опытного комбайна на б — 8% меньше, чем у базового.

1}ПЛ% = 0,026 (ц* -5.5/% 0Л88 (д„- 3.5) + 0,72 2}П>%™0,01б(д„-15)-+ 0,16 (ц*. 3.5) + 1,313

з.а

л** г,* Ъ*

9.* 9* 9

л ш * •* 9 щщ кг/с

1)ВР% - 0,072 (дп-Ы)2* 0,39 3,5) + & 5

2) Пр%~ О,133 (д„ - 3,5/- 0,601 + 0,72

Д мА«ни >|рчи

К

39.0 |—___

1Я.0______ _____

11.9 ------------_ ' ""

Ч.Л Ъ '- '___

13.9 .--____ .

____

а,* —I-!!-"* - -—!■ ---,

-----

4.Ф-----------------

3.9 ■-.—— ~------ — —--

я ___л_

¡2**3 ,„ иг/с

Рис. 11. Сравнительные показатели полевых испытаний опытного (1) и базового (2) зерноуборочных комбайнов в зависимости от приведенной подачи д. хлебной массы: А - потери зерна за очисткой Б - содержание дробленого зерна сои в бункерах соответственно опытного и базового комбайнов.

На разницу в повреждении повлияли транспортирующие органы (рис. 11Е). Влажность колосовых остатков более 28 - 30% не оказывала влияния на работоспособность пневмогранспортирующих систем, в то же время шке-ко-элеваторн ые устройства при транспортировке колосовых остатков забивались. Потери зерна за опытным комбайном свободным зерном в половосоло-мистой массе не превысили 1,5%, что на 0,45% меньше чем у базового.

Расход энергии у пневмотранспортирующих устройств составил: - 263 МДж (для зерна); - 13,3 МДж (для колосовых остатков).

>

1 к--—;

8 тестой главе приведены показатели экономической эффективности от использования пневмотранспортирования продуктов обмолота в зерноуборочном комбайне.

Экономическая эффективность складывалась из следующих показателей: - снижения дробления семян сои; - уменьшения потерь зерна за очисткой; - меньшей засоренностью бункерного зерна.

В результате общий расчетный экономический эффект от применения загрузочных устройств для пневмосистем нагнетательного типа для зерна и колосовых остатков составил от 450 до 600 рублей на I т намолоченного зерна сои.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. На основании проведенного анализа выявлено, что винтовые шнеки и скребковые элеваторы допускают дробление сои до 8-8,5%. Они недостаточно надежны в эксплуатации, скребки элеваторов, винты шнеков и сочленения шарнирных соединений цепей изнашиваются за 2-3 сезона, их производительность не превышает 3 - 3,5 кг/с.

2. Разработанные пневмотракспортирующие системы нагнетательного типа имеют следующие параметры загрузочных устройств для зерноуборочного комбайна с пропускной способностью не менее 9-10 кг/с:

- лотки выполнены в виде подковы с выпуклыми передними и задними образующими, у которых радиус закругления направляющих кривых и образующих равны 48-55 мм;

- закругленные консоли нижней части образующих лотков перекрываются воздухонаправляющими лопастями;

-величина конфузорно-диффузорного зазора $ составляет 22-25 мм;

-угол наклона сР воздухонаправдяющих лопастей составляет: 15е- 18® {для зерна); 20° - 25° (для колосовых остатков);

- угол подъема уЗ° кромок лотков относительно дна смесительной камеры должен быть для сои: 3°-5"пшеницы:5°-б°, овса:6°-9°,колосовых остатков: 10°-12°.

- высота Нх расположения кромки отражательного козырька относительно дна смесительной камеры устанавливается: (0,4-0,5)0 диаметра материало-провода (для зерна); (0,25-0,3 )£> для колосовых остатков;

• для транспортировки колосовых остатков лотки в смесительной камере следует располагать с интервалом друг от друга - от 1,0 О до 1,2 О диаметра м атериалопровода.

3. Загрузочные устройства разделяют зерновую массу и колосовые остатки на потоки, которые направляются лотками в смесительные камеры. При этом скорость схода транспортируемых частиц зерна с кромок лотков должна быть не ниже 0,85 м/с,

4. Диаметр материалопровода, обеспечивающий надежное перемещение зерна и колосовых остатков, нужно принимать от 200 до 250 мм, а длину образующей отделителей-разгружателей равной 1000-1300 мм.

5. Скорость воздушного потока в смесительных камерах обоих загрузочных устройств нужно задавать: для зерна - 45-50 м/с, производительность вентилятора по воздуху 4,5 -5,2 м'/с; для колосовых остатков соответственно 38-42 м/с, производительность вентилятора по воздуху 3,8-4,0 м3/с.

6. Пневмотранспортирующие системы нагнетательного типа с разработанными загрузочными устройствами снижают дробление зерна сои в 4-6 раз по сравнению с элеваторно-шнековыми, обеспечивают надежное перемещение продуктов обмолота в зерноуборочном комбайне при подаче до 10-12 кг/с. Снижены: стоимость изготовления пневматических устройств на 1520%, за счет применения пластмассовых воздуховодов; масса на 30-40%. Потери зерна за очисткой свободным зерном у опытного комбайна на 0,3-0,4% меньше базового, а бункерное зерно содержит на 1,5-2% меньше сорных примесей, при этом расход энергии на иневмотранспортиро ванне продуктов обмолота составляет: для зерна — 26,3 МДж; для колосовых остатков -13,3 МДж.,

7. Экономический эффект от применения пиевмотранспортирования продуктов обмолота в зерноуборочном комбайне составил от 450 до 600 рублей на 1 тонну намолоченного зерна сои. Все затраты на переоборудование зернового комбайна окупятся за 0,33 года работ.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ

РАБОТАХ:

1. Паринов В.Ф. Анализ пневмотранспортирукмцих систем при разработке пневмоустановки и выполнение погрузочно-разгрузочных работ / В.Ф. Паринов, Б.В. Савельева // Совершенствование средств механизации и их использование на Дальнем Востоке; сб. науч. тр. - Уссурийск, 2004.-С. 106-118.

2. Паринов В.Ф. Влияние конструктивных особенностей приемников и разгружателей пневмосистем на встраивание их в технологические машины / В.Ф. Паринов, Е.В. Савельева // Актуальные вопросы конструирования, эксплуатации и сервиса механических, пневматических и электротехнических устройств сельскохозяйственного назначения: сб. науч. тр. ПГСХА - Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2005. - С 162-167.

3. Савельева Е.В. Анализ конструктивных параметров приемников всасывающего типа / Е.В. Савельева // Актуальные вопросы конструирования, эксплуатации и сервиса механических, пневматических и электротехнических устройств сельскохозяйственного назначения: сб. науч. тр. ПГСХА,- Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2005. - С 167-178.

4. Савельева Е.В. Системный анализ конструкций загрузочных устройств нагнетательных систем для разработки приемника всасывающего типа / Е.В. Савельева, Ю.Н. Рубан, В.Ф. Паринов // Молодые ученые агропромышленному комплексу Дальнего Востока: сб.науч.тр., Вып. №5 ПГСХА. - Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2005. - С. 263-270.

5. Савельева Е.В, Формирование воздушного потока в загрузочном устройстве нагнетательной системы для транспортирования колосовых ос-

татков в зерноуборочном комбайне/ Е.В. Савельева, Ю.Н. Рубак // Актуальные вопросы теории, использования к технического сервиса средств механизации агропромышленного комплекса: сб. науч. тр. ПГСХА. - Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2006, - С. 170-182.

6. Савельева Е.В. Формирование воздушного потока в загрузочном устройстве нагнетательной системы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне/ Е.В. Савельева // Молодые ученые - агропромышленному комплексу Дальнего Востока. Материалы межвузовской научно-практической конференции аспирантов, молодых ученых и специалистов, 01-02 января 2005 года: сб. науч. тр. № 6 ПГСХА. - Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2006. - С.179 - 185.

7. Савельева Е.В. Загрузочное устройство нагнетательной системы для транспортирования колосовых остатков в зерноуборочном комбайне/ Е.В. Савельева // Молодые ученые - агропромышленному комплексу Дальнего Востока. Материалы межвузовской научно-практической конференции аспирантов, молодых ученых и специалистов, 01-02 января 2005 года: сб. науч. тр. № б ПГСХА. - Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2006. — С. 186- 189.

8. Савельева Е.В. Загрузочные устройства пневмотранспортирующих систем в зерноуборочных комбайнах/ Е.В. Савельева, В.Ф. Паринов // Тракторы и сельскохозяйственные машины.-2006.- № 9,- С. 16-19.

9. Савельева Е.В. Пневмотранспортнрующие устройства/ Е.В. Савельева, Ю.Н. Рубан // Молодежь XXI века: Шаг в будущее. Материалы научно-практической конференции, посвященной 150-летию основания г. Благовещенска: сб. науч. тр. - Благовещенск: Изд-во Б ГПУ, 2006. - С. 233234.

Ю.Савельева Е.В. Формирование аэросмеси в зоне смесительной камеры материалапровода // Высшая школа — важнейший государственный ресурс регионального развития. Региональная межвузовская научно-практическая конференция, Биробиджан, 24 марта - 13 мая 2006г.: сб. материалов/ под ред. H.H. Паранчср. - в 2 т. - Биробиджан: АмГУ БФ, 2006-С. 319-325.

11.Савельева Е.В.Движение зерновки по поверхности лотка загрузочного устройства / Е.В. Савельева, Ю.Н. Рубан // Высшая шхола - важнейший государственный ресурс регионального развития. Региональная межвузовская научно- практическая конференция, Биробиджан, 24 марта — 13 мая 2006г.: сб. материалов/ под ред. H.H. Паранчер. — в 2 т. - Биробиджан; АмГУ БФ, 2006 - С. 326-332.

Савельева Екатерина Владимировна

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПНЕВМОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ОБМОЛОТА В ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНАХ

АВТОРЕФЕРАТ

Лицензия № 020572 от 16.09,1997 г.

Подписано а печать 21.09.2006 г. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать ИКСКЗИАРНТЕ. 1510. Уч.- изд. л. 1,25. Тираж 100экз. Заказ № 165.

Отпечатано участком оперативной полиграфии ФГОУ ВПО ГГГСХА 692508. г. Уссурийск, ул. Раздольная, 8.

ВВЕДЕНИЕ.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ транспортирующих устройств применяемых в сельском хозяйстве.

1.2. Технологические и технико-экономические показатели работы транспортеров.

1.3. Пневмотранспортирующие системы и их структурные схемы.

1.4. Значение разгонного участка горизонтального пневмопровода с нагнетателями эжектороного типа в пневмотранспортировании.

1.5. Конструктивные и технологические параметры эжекторных питателей

1.6. Анализ загрузочных устройств, осуществляющих поступление материала широким потоком в материалопровод нагнетательной пневмосистемы

Выводы.

Цель и задачи исследования.

II. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Конструкция загрузочных устройств для зерна и колосовых остатков, принцип действия и показатели их работы.

2.2. Потери давления в зоне поступления материала в трубопровод.

2.3. Движение зерновки по поверхности лотка в загрузочном устройстве для зерна.

2.4. Формирование аэросмеси в зоне смесительной камеры материало-провода загрузочного устройства для зерна.

2.5. Формирование воздушного потока в загрузочных устройствах нагнетательных систем для транспортирования колосовых остатков и зерна.

Выводы.

III. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методика определения конструктивных и технологических параметров загрузочных устройств.

3.1.1. Устройство экспериментальной установки для определения геометрических параметров лотка.

3.1.2. Установка для определения конструктивных и технологических параметров загрузочного устройства.

3.1.3. Подготовка приборов, оборудования к проведению опытов и методика измерения.

3.1.4. Методика определения показателей работы загрузочного устройства для зерна.

3.2. Определение геометрических параметров загрузочных устройств.

3.2.1. Описание конструкции.

3.2.2. Методика исследований.

IV. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Геометрические параметры лотка загрузочного устройства для транспортировки зерна.

4.2. Конструктивные и технологические параметры загрузочного устройства для зерна.

4.3. Формирование воздушного потока и аэросмеси в смесительных камерах загрузочных устройств.

4.4. Качественные показатели работы пневмотранспортеров.

Выводы.

V. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ

5.1. Пневматическая система для транспортировки зерна и колосовых остатков в зерноуборочном комбайне «Енисей - 1200 Р».

5.2. Потери давления АР при транспортировке зерна и колосовых остатков в опытном комбайне.

5.3. Параметры пневмотранспортирующих устройств опытного и базового зерноуборочных комбайнов.

Выводы.

VI. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПНЕВМОТРАНСПОРТИРО-ВАНИЯ ПРОДУКТОВ ОБМОЛОТА В ЗЕРНОУБОРОЧНОМ КОМБАЙНЕ

Производству зерна в России во все времена уделялось большое внимание, как важнейшей сельскохозяйственной продукции. Однако за последние 15 лет производство зерна в нашей стране резко упало. Так валовой сбор зерна в 2004 году в сравнении с 1990 годом уменьшился на 40 млн. тонн [30].

Причин такого явления можно назвать несколько, это сокращение посевных площадей, снижение урожайности и уменьшение общего числа комбайнов в парке. В настоящее время парк комбайнов стареет, а выпуск новых машин сократился на 61%. Это вызывает возрастание доли неисправных машин, причем надежность и производительность отечественной уборочной техники более чем в три раза ниже зарубежных аналогов [3, 30]. В результате увеличивается средняя нагрузка на комбайн, сроки уборки растягиваются на месяцы вместо 10.15 дней, что вызывает потери зерна за счет его самоосыпания [8, 10, 11, 18,30,32,39-42,45,81,85, 86, 107].

Анализ литературных источников и сама жизнь указывает, что самым важным этапом в производстве зерна является уборка, как завершающая стадия полевых работ. Так, эксплуатационные затраты на уборку зерна и его транспортировку с поля на пункт переработки составляют 50.55% всех затрат на его возделывание. Поэтому успешное выполнение уборочных работ с высоким качеством во многом зависит от применения высокопроизводительных и надежных в эксплуатации зерноуборочных комбайнов.

В современных условиях рыночных отношений в АПК РФ все отечественные комбайновые заводы выпускают машины определенного класса: Таганрог - самоходные, класса 3 кг/с. ( КЗС-З); Тула - прицепные аксиально-роторные, класса 3 кг/с. (ПН-100); Ростов - на Дону - самоходные, класса 56 кг/с. ( «Нива»), 9-10 кг/с. ( «Дон - 1500 Б») и 11-12 кг/с. («Дон - 2600»); Красноярск - класса 5,5-6,5 кг/с. («Енисей» - 1200, «Енисей» - 950) [30].

Пропускная способность всех перечисленных зерноуборочных комбайнов повышается за счет усложнения конструкций, которые, как правило, снижают [96] надежность в работе и увеличивают металлоёмкость и габариты. Об этом упоминается в основных направлениях повышения технического уровня комбайнов.

Концепция создания новых отечественных комбайнов включает четыре направления, из которых выделены следующие проблемы: совершенствование дизайна; упрощение техобслуживания и ремонта; повышение комфортных условий труда механизатора; электрогидравлическое управление рабочими органами; снижение металлоёмкости и габаритов; уменьшение повреждения зерна и сведения его потерь до минимума.

В данной концепции не уделено должного внимания одному существенному резерву повышения производительности и надежности комбайна -гармонизации его конструкций по параметрам. Она исключает интуитивные [30] решения, когда какой-нибудь силовой или технологический рабочий орган на комбайне имеет размерно-массовый параметр, не соответствующий его номинальной производительности. Например, производительность транспортеров, перемещающих зерно в бункер, а колосовые остатки на дополнительный обмолот, должна превосходить пропускную способность мо-лотильно-сепарирующего аппарата. Если этого не будет наблюдаться, то снизится надежность работы комбайна, повысится дробление зерна.

Из выше сказанного следует, что на качественные показатели работы зерноуборочного комбайна существенное влияние оказывают транспортирующие устройства для зерна и мелкого вороха. Исследованию шнеков и элеваторов посвящено большое число работ [2, 29, 34, 73, 88, 89, 131 и др.]. Главное достоинство этих устройств - простота конструктивного исполнения. Однако они имеют ряд серьёзных недостатков:

- повреждают зерно, особенно зернобобовые культуры (сою) до 6-8% [5, 6, 8, 10, 11, 19, 35, 36, 43, 45, 68, 70,71, 72, 75, 78, 79, 80, 84, 98, 100, 105, 108,109,111];

- неудовлетворительно перемещают материал (зерно, мелкий ворох) при недостаточной его сыпучести и влажности [2, 24, 29, 34, 35, 36, 66, 67, 72, 76, 97];

- снижают производительность с ростом угла наклона к горизонту [8, 24,35,36,42, 66, 67, 109, 121];

- низкая износостойкость шарнирных сочленений цепей, скребков, кожуха и других элементов желоба элеваторов и шнеков [6, 8, 16, 24, 35, 36, 53, 57, 58, 67,72];

- высокая энергоёмкость.

На сегодняшний день винтовые шнеки и скребковые элеваторы в зерноуборочных комбайнах не претерпели серьёзных изменений в конструктивном исполнении. Все технические решения на усовершенствование транспортёров предусматривали следующее:

- изменение геометрических параметров движущихся механических частей и их линейной скорости;

- изготовление скребков, винтов из различных материалов, с использованием прорезиненных лент, пластмасс, металла и др.

Эти технические решения не устраняют все те проблемы, упомянутые ранее.

Для транспортировки порошкообразных, зернистых, мелкокусковых, плохосыпучих и длинноволокнистых (сено, солома и т.д.) материалов с большим успехом применяют пневматические устройства. Практика использования пневматических устройств зарекомендовала их важнейшие качества: непрерывность, простота конструкций, удобство в обслуживании и ремонте, малая металлоёмкость, низкая повреждаемость и отсутствие потерь транспортируемого материала, надежность в работе, улучшение санитарно-гигиенических условий и техники безопасности.

Чтобы использовать пневмотранспортирующие системы для перемещения зерна в бункер и колосовых остатков на дополнительный обмолот, нужны новые загрузочные устройства. Они должны иметь особенность в конструктивном исполнении, обладать геометрическими размерами и габаритами, которые позволят встроить их в зерноуборочный комбайн вместо винтовых шнеков зернового и колосового. Для этого необходимо учитывать геометрические размеры зерноуборочного комбайна, его привода и технологические процессы молотильного сепарирующего устройства и очистку.

Нужно отметить, что до настоящего времени загрузочные устройства пневмотранспортирующих систем, предназначенные для встраивания их вместо винтовых шнеков, не применяли ни на отечественных, ни на зарубежных комбайнах. Они не были объектом исследований как составные единицы транспортирующих систем комбайнов. Это обусловлено тем, что загрузочные устройства являются главным звеном во всех системах, как нагнетательных так и всасывающих типов.

Применение пневмотранспортирования продуктов обмолота на комбайне поможет значительно снизить: повреждение зерна, особенно зернобобовых культур; металлоемкость транспортирующих органов и стоимость их изготовления. Процесс пневмотранспортирования можно совмещать с очисткой. В работе разработаны и обоснованы загрузочные устройства для зерна и колосовых остатков пневмотранспортирующих систем для зерноуборочных комбайнов с повышенной пропускной способностью и надежностью процесса перемещения продуктов обмолота.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

ВЫВОДЫ

1. На основании проведенного анализа выявлено, что винтовые шнеки и скребковые элеваторы допускают дробление сои до 8-8,5%. Они недостаточно надежны в эксплуатации, скребки элеваторов, винты шнеков и сочленения шарнирных соединений цепей изнашиваются за 2-3 сезона, их производительность не превышает 3 - 3,5 кг/с.

2. Разработанные пневмотранспортирующие системы нагнетательного типа имеют следующие параметры загрузочных устройств для зерноуборочного комбайна с пропускной способностью не менее 9-10 кг/с:

- лотки выполнены в виде подковы с выпуклыми передними и задними образующими, у которых радиус закругления направляющих кривых и образующих равны 48-55 мм;

- закругленные консоли нижней части образующих лотков перекрываются воздухонаправляющими лопастями;

- величина конфузорно-диффузорного зазора S составляет 22-25 мм;

- угол наклона а0 воздухонаправляющих лопастей составляет: 15°-18° (для зерна); 20° - 25° (для колосовых остатков);

- угол подъема /3° кромок лотков относительно дна смесительной камеры должен быть для сои: 3°-50,пшеницы:5°-60, овса:6°-9°,колосовых остат-ков:10°-12°.

- высота #к расположения кромки отражательного козырька относительно дна смесительной камеры устанавливается: (0,4-0,5)£> диаметра материалопровода (для зерна); (0,25-0,3)D для колосовых остатков;

- для транспортировки колосовых остатков лотки в смесительной камере следует располагать с интервалом друг от друга - от 1,0 D до 1,2 D диаметра материалопровода.

3. Загрузочные устройства разделяют зерновую массу и колосовые остатки на потоки, которые направляются лотками в смесительные камеры. При этом скорость схода транспортируемых частиц зерна с кромок лотков должна быть не ниже 0,85 м/с.

4. Диаметр материалопровода, обеспечивающий надежное перемещение зерна и колосовых остатков, нужно принимать от 200 до 250 мм, а длину образующей отделителей-разгружателей равной 1000-1300 мм.

5. Скорость воздушного потока в смесительных камерах обоих загрузочных устройств нужно задавать: для зерна - 45-50 м/с, производительность вентилятора по воздуху 4,5 -5,2 м /с; для колосовых остатков соответственно 38-42 м/с, производительность вентилятора по воздуху 3,8-4,0 м /с.

6. Пневмотранспортирующие системы нагнетательного типа с разработанными загрузочными устройствами снижают дробление зерна сои в 4-6 раз по сравнению с элеваторно-шнековыми, обеспечивают надежное перемещение продуктов обмолота в зерноуборочном комбайне при подаче до 10-12 кг/с. Снижены: стоимость изготовления пневматических устройств на 1520%, за счет применения пластмассовых воздуховодов; масса на 30-40%. Потери зерна за очисткой свободным зерном у опытного комбайна на 0,3-0,4% меньше базового, а бункерное зерно содержит на 1,5-2% меньше сорных примесей, при этом расход энергии на пневмотранспортирование продуктов обмолота составляет: для зерна - 26,3 МДж; для колосовых остатков -13,3 МДж.

7. Экономический эффект от применения пневмотранспортирования продуктов обмолота в зерноуборочном комбайне составил от 450 до 600 рублей на 1 тонну намолоченного зерна сои. Все затраты на переоборудование зернового комбайна окупятся за 0,33 года работ.

1. Альтшуль А.Д. Гидравлика и аэродинамика / А.Д. Альтшуль, Н.К. Киселев. - М.: Стройиздат, 1975. - 372 с.

2. Анакин И.А. К вопросу о причинах забивания шнеков зернового комбайна в условиях Западной Сибири: автореф. дис. канд. техн. наук / И.А. Анакин. Новосибирск, 1954. - 16 с.

3. Ариничев В.Н. Государственное регулирование сельского хозяйства: Концепции, механизмы, эффективность// Никоновские чтения. М.: 2005.-С. 308-310.

4. Балацко Л.Д. Исследование процессов транспортирования семян пневматическим способом / Л.Д. Балацко // Тр. ВИМа. 1964. - Т. 34. - С. 40-68.

5. Бережной И.А. Некоторые физико-механические свойства семян сои / И.А. Бережной, А.Т. Волков, В.Н. Рябченко // Доклады МИИСП. 1970. -Т. 5, вып. 1.-С. 48-50.

6. Бермичев А.А. Совершенствование процесса перемещения сои скребковым транспортером комбайна: автореф. дис. канд. техн. наук / А.А. Бермичев. Благовещенск, 2004. - 17 с.

7. Богданов И.Н.Пневматический транспорт в сельском хозяйстве / И.Н. Богданов. М.: Росагропромиздат, 1991. - 126 с.

8. Борисов A.M. Исследование процесса транспортирования зерна скребковой цепью в закрытом наклонном кожухе / A.M. Борисов // Тр. ВИС-ХОМа. 1967. - Вып. 55. - С. 506-535.

9. Боцманов В.В. Расчет пневматического транспорта половы, сбоины и соломы / В.В. Боцманов // Сельхозмашины. -1951. № 10. - С. 7-11.

10. Бумбар И.В. Совершенствование технологического процесса работы зерноуборочного комбайна на уборке сои / И.В. Бумбар. Благовещенск, 1991. - 135 с.

11. Бурсиан В.Р. Пневматический транспорт на предприятиях пищевой промышленности / В.Р. Бурсиан. М.: Пищевая промышленность, 1964. - 276 с.

12. Быков B.C. Пневмотранспортные установки / B.C. Быков, А.К. Скворцов; Воронежская гос. лесотех. акад. Воронеж, 2002. - 163 с.

13. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г.В. Веденяпин. М.: Колос, 1973. - 197 с.

14. Велыпоф Г. Пневматический транспорт при невысокой концентрации перемещаемого материала / Г. Волшоф. М.: Колос, 1964. - 158 с.

15. Воронцов О.С. Элеваторное оборудование / О.С. Воронцов. М.: Загот-издат, 1949.-320 с.

16. Гастерштадт И. Пневматический транспорт / И. Гастерштадт. Д.: Изд-во сев.- зап. Облпромбюро ВСНХ, 1927. - С. 15-87.

17. Гершевич М.Г. Технологические основы и техническое обеспечение возделывания сои (применительно к зоне Дальнего Востока): автореф. дис. д-ра с.-х. наук / М.Г. Гершевич. Новосибирск, 1992. - 35 с.

18. Глотов В.П. Зерно сои как объект механического воздействия рабочих органов / В.П. Глотов, С.П. Присяжная // Сб. науч. тр. / Благовещенский СХИ. 1979. - Вып. 4. - С. 110-116.

19. Глотов В.П. К теории повреждаемости зерна при обработке / В.П. Глотов, Б.Ф. Соколов // Тр. ЧИМЭСХа. 1956. - Вып. 36. - С. 206-210.

20. Горячев С.В. Обоснования параметров и режимов работы транспортера порционной жатки: автореф. дис. канд. техн. наук / С.В. Горячев. -Оренбург, 2001.- 19 с.

21. Грановский Н.В. Основы планирования экстремального эксперимента многофакторных технологических процессов / Н.В. Грановский. М.: Наука, 1971.-72 с.

22. Гриков Г.В. Аппаратура для скоростного фотографирования / Г.В. Гри-ков, А.И. Соловьев, Б.М. Фракштейн // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1978. - № 4. - С. 24-26.

23. Гринберг B.JI. Исследование процесса транспортирования корнеклубнеплодов винтовыми транспортерами в технологических линиях в подготовке и переработке кормов: автореф. дис. канд. техн. наук / B.JI. Гринберг. Минск, 1971. - 21 с.

24. Громов А.Г. Влияние режимов работы ковшовых элеваторов на повреждение зерна / А.Г. Громов, В.П. Глотов, И.А. Новиков // Тр. ЧИМЭСХа. 1956. - Вып. 36. - С. 225-232.

25. Гурьянов Ю.Г. Исследование процесса выгрузки семян шнековыми устройствами: автореф. дис. канд. техн. наук / Ю.Г. Гурьянов. Саратов, 1972.-26 с.

26. Дзядзио A.M. Пневматический транспорт на зернообрабатывающих предприятиях / A.M. Дзядзио. М.: Заготиздат, 1961. - 328 с.

27. Домрачеев П.П. Пневматический транспорт измельченной древесины: учеб. пособие / П.П. Домрачеев. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2001. - 135 с.

28. Дроздов Н.И. Исследование элеваторов и шнеков комбайна / Н.И. Дроздов // Сельхозмашина. 1948. - № 4. - С. 13-16.

29. Жалнин Э.В. Стратегия перспективного развития механизации уборки зерновых культур / Э.В. Жалнин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2004. - № 9.

30. Заборсин А.Ф. Пневмотранспорт сахара в пищевой промышленности / А.Ф. Заборсин, Т.К. Васильев. М.: Пищевая промышленность, 1979. -с. 276.

31. Золотов А.А. Влияние геометрических параметров аксиально-роторных молотилок зерноуборочных комбайнов на показатели работы: автореф. дис. канд. техн. наук / А.А. Золотов. М., 2000. - 24 с.

32. Зуев Ф.Г. Пневматическое транспортирование на зернообрабатывающих предприятиях / Ф.Г. Зуев. М.: Колос, 1976. - 344 с.

33. Зуев Ф.Г. Подъемно-транспортные машины зерноперерабатывающих предприятий / Ф.Г. Зуев, Н.А. Лотков, Л.И. Палухин. М.: Колос, 1978. -341 с.

34. Иванов В.Г. Исследование режимов работы скоростных винтовых транспортеров-зернопогрузчиков: автореф. дис. канд. наук / В.Г. Иванов. Иркутск, 1963. - 23 с.

35. Иванов Ю.В. Анализ работы винтовых транспортеров с полимерными покрытиями / Ю.В. Иванов // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1964. - № 5. - С. 33-35.

36. Калинушкин М.П. Пневматический транспорт в строительстве / М.П. Калинушкин, Э.Ж. Орловский, И.О. Сегаль. М.: Госстройиздат, 1961. -162 с.

37. Карлов А.И. Исследование начального участка и местных гидравлических сопротивлений в условиях пневмотранспорта: автореф. дис. канд. техн. наук / А.И. Карлов. Минск, 1960. - 16 с.

38. Кленин Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. Элементы теории рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы / Н.И. Кленин, В.А. Сакун. М.: Колос, 1960. - 671 с.

39. Климов А.А. Организация уборки комбайном в совхозе / А.А. Климов, М.П. Горшков. 4-е изд. - М.: Сельхозгиз, 1938. - 175 с.

40. Коваль Т.А. Уборка урожая комбайнами / Т.А. Коваль. 3-е изд. - М.: Сельхозгиз, 1945. - 134 с.

41. Колычев В.И. Механизация транспорта массовых грузов в сельском хозяйстве / В.И. Колычев. Л.: Сельхозгиз, 1936. - 401 с.

42. Корбанев В.И. Исследование способов интенсификации процесса приготовления тукосмесей в пневмотранспортных установках: автореф. дис. канд. техн. наук / В.И. Корбанев. Новосибирск, 1982.- 16 с.

43. Корниенко В.В. Совершенствование технологического процесса обмолота сои аксиально-роторным молотильно-сепарирующим устройством: автореф. дис. канд. наук / В.В. Корниенко. Благовещенск, 2004. -23 с.

44. Коробко Н.П. Исследование эксплуатационной технической надежности мобильных сельскохозяйственных агрегатов (на примере уборки зерна в Нечерноземной зоне РСФСР.- Л., 1979. 17 с.

45. Крамской В.Ф. Основы расчета пневматического транспорта: учеб. пособие / С.Т. Чарков, Г.Р. Квашин; Тюменский гос. нефтегазовый ун-т.-Тюмень, 1999. 106 с.

46. Красников В.В. Подъемно-транспортные машины в сельском хозяйстве / В.В. Красников. М.: Колос, 1973. - 460 с.

47. Креймерман Г.И. Исследование работы винтовых транспортеров / Г.И. Креймерман // Тр. ВНИИЗа. 1952. - Вып. 24. - С. 210-230.

48. Кривошейн А.И. Наладка пневматических устройств на зерноперераба-тывающих предприятиях / А.И. Кривошейн. М.: Колос, 1972. - 176 с.

49. Кузнецов Ю.М. Пневмотранспорт: теория и практика / Ю.М. Кузнецов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. - 60 с.

50. Кузьмин Б.А. Электрическое измерение напоров в процессе пнев-мотранспортирования / Б.А. Кузьмин // Тр. ВНИИ механизации сельского хозяйства. 1966. - Т. 40. - С. 265-276.

51. Кукта Г.М. Испытания сельскохозяйственных машин / Г.М. Гукта. -М.: Машгиз, 1964. 282 с.

52. Левин Я.С. Исследование факторов, влияющих на дробление зерна / Я.С. Левин // Сб. науч.- исслед. работ ВИСХОМа. 1961. - Вып. 31. - С. 3-39.