автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Снижение энергоемкости процесса очистки семян путем разработки замкнуто-разомкнутой пневмосистемы с инерционным жалюзийно-противоточным воздухоочистителем

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

АНДРЕЕВ Василий Леонидович

СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СЕМИ ПУТЕМ РАЗРАБОТКИ 3 АШУГ О-РАЗОМКНУТОЙ ПНЕВЮСИСТЕШ С ИНЕРЦИОННЫМ ЖАЛЮЗМНО-ПРОТИВОТОЧНШ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЕМ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ-ПУШКИН 1994

Работа выполнена в научно-исследовательском институте сельского хозяйства Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого научно-производственного объединения "Луч".

Научный руководитель : кандидат технических наук , доцент А. К Бурков .

Официальные оппоненты : доктор технических наук , профессор Е. И. Давидсон , кандидат технических наук , старший научный сотрудник Ф. Н. Зрк .

Ведущее предприятие : Кировская государственная зональная машиноиспытательная станция .

Защита состоится 26 апреля 1994 года в 14 часов S0 минут на заседании специализированного совета К 120.37,05 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Санкт-Петербургском ордена Трудового Красного Знамени государственном аграрном университете по адресу: 189620 , Санкт-Петербург-Пушкин , Ленинградское шоссе , 2 , Arpoуниверситет , ауд. 719 .

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

Автореферат разослан "¿¿" Мбрмс'- 1994 года .

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук,

доцент Д. И. Николаев

ОЕИАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Одна из сложных и ответственных задач в рабо-•е агропромышленного комплекса России - обеспечение устойчивого на->ащивания производства зерна . Важным условием увеличения произ-юдства зерна является повышение урожайности зерновых культур на юнове качественной послеуборочной обработки уродая .

В общем производстве зерна основные затраты приходятся на после-'борочнуга обработку . Поэтому снижение энерго- и металлоемкости провеса очистки зерна является важной народохозяйственной задачей. В :вязи с этим необходимо соверсенстЕовать существующие и разрабаты->ать новые более эффективные и экономичные пневыосистемы зерно- и ¡емяочистительных машин .

Исследования проведены в соответствии с планом научно-исследова-•ельских работ НШСХ Северо-Востока имени К К Рудницкого научно-производственного объединения "Луч". Выполненная работа является частью фограммы отделения Россельхозакадеыии по Нечерноземной зоне Россий-:кой Федерации 05. Р. 01 "Механизация и автоматизация растениеводства" номер государственной регистрации 01. 9.10038782 ).

Дель исследования. Снижение энергоемкости процесса очистки семян ! воздушного потока от примесей при его качественном выполнении пу-■ем разработки замкнуто-разомкнутой пневмосистемы и инерционного да-оозийно-противоточного воздухоочистителя с плоскопзраллельным движе-[ием воздуха .

Объектами исследований явились процессы сепарации зерновой смеси ! замкнуто-разомкнутой пневмосистеме и выделения легких примесей из юздушного потока , физико-механические свойства легких примесей , жспериментальный и опытный образцы замкнуто - разомкнутой пнев-юсистемы и инерционного «алюзийно-противоточного юздухоочистителя.

Научная новизна . Разработана замкнуто-разомкнутая пневмосистема ¡ерно- и семяочистительных машин , обрабатывающая зерновую смесь до 1 после реяет двумя пневмосепарирукиими каналами, в которых необхо-дамая с технологической точки зрения скорость воздушного потока >беспечивается одним диаметральным вентилятором .

Определено рациональное соотношение основных конструктивных параметров осадочных камер с V -образным движением воздуха .

Предложен Г -образный инерционный лсалюзийно-противоточный воз-¡ухоочиститель , обладающий невысоким гидравлическим сопротивлением :ри достаточной эффективности очистки воздуха от легких примесей . Разработаны теоретические основы расчета его основных констуктивно-

технологических параметров .

Новизна предложенных и исследованных разработок защищена 2 авторскими свидетельствами и 4 решениями НИИГПЗ о выдаче патентов .

Практическая значимость и реализация результатов исследований . Результаты исследований осадочных камер и инерционного «алюзий-но-противоточного воздухоочистителя переданы ГСКТБ "Воронежсельмаш' и будут использованы при разработке пневиосистем новых зерноочистительных машин .

Результаты исследований замкнуто-разомкнутой пневмосистемы использованы при разработке машины вторичной очистки зерна МВСЫО . Опытная машина МВ0-10 прошла предварительные и государственные приемочные испытания в опытном хозяйстве Кировской машиноиспытательно] станции и учебно-опытном хозяйстве Кировского сельскохозяйственной института и рекомендована для постановки на серийное производство . Кроме того, экспериментальная машна ЖМО внедрена на предприятю "Раменское" Куменского района Кировской области .

Апробация работы . Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Саякт-Ветербургского ордена Трудовой Красного Знамени государственного аграрного университета и Кировского сельскохозяйственного института в 1992... 1994 гг.

Защищаемые положения :

- схемы, математические модели функционирования замкнутого первого лневмосепарирующего канала , осадочных камер и замкнуто-разомкнутой пневмосистемы ;

- рациональные конструктивно-технологические параметры первогс замкнутого пневмосепарирующего канала , осадочных камер замкнуто-разомкнутой пневмосистемы машины МВО-Ю ;

- независимое регулирование скорости воздуха в одном из двух параллельно работающих пневмоселарирующих каналов замкнуто-разомкнуто; пневмосистемы с одним диаметральным вентилятором и номограмма длг определения рационального положения кромки смежной стенки осадочньи камер в зависимости от условий Функционирования вентилятора ;

- схема , математические модели функционирования Г-образногс инерционного жалюнйно-противоточного воздухоочистителя с плоскопараллельным воздушным потоком и его рациональные конструктивно-технологические параметры .

Публикация результатов исследования. Основное содержание диссертации изложено в 7 научных статьях , двух авторских свидетельствах V

четырех решениях НИИГПЭ о выдаче патентов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов , основных выводов, списка использованной литературы и приложений . Работа содержит 191 страницу , 41 рисунок , 9 таблиц и 15 приложений . Список литературы включает 124 наименования .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первом разделе "Состояние вопроса и задачи исследования" дан анализ пневмоселарирувдих систем зерно- и семяочистигельных машин , устройств очистки воздуха , особенности их функционирования, определены пути снижения энергоемкости процесса очистки зерновой смеси и воздушного потока от примесей при его качественном выполнении. В результате анализа научных работ К П. Б&зручкияа, А. Л Буркова, Н. МБу-луева , В. Ф. Веденьева, Е Г. Гладкова, В.В.Гортинского, К П. Горячкина, к. К Демского , А. М. Дзядзио, И. М. Зицера, К £ Кожуховского, А. К Коров-шна, М. И. Летошнева, А. Б. Лурье, А.Я. Мишса, А. С. Матвеева, В.Г. Плехо-ва , К А. Ревенко, А. А. Русанова, Г. Ю. Степанова, КИСычугова, з. л. Типа, Б. Г. Турбина и других ученых предложены схемы замкнуто-разомкнутой пневмосистемы и инерционного лалювийно-противоточного воздухоочистителя и поставлены следующие задачи :

- теоретически обосновать и экспериментально подтвердить снижение энергоемкости процесса очистка семян при использовании зам-шуто-разомкнутой пневмосепарирувдей системы по сравнению с разомкнутой ;

- экспериментально определить рациональные конструктивно-технологические параметры воздухоподводяцего участка и первого замкнутого пневмосепарирующего канала ;

- исследовать влияние положения кромки смежной стенки осадочных камер относительно колеса вентилятора на качественные и количественные характеристики воздушного потока в пневмосепарирующих каналах и изучить возможность независимого регулирования скорости воздуха в эдном из двух параллельно работанщих пневмосепарируквдх каналов замкнуто-разомкнутой пневмосистемы с одним диаметральным вентилятором ;

- изучить влияние конструктивно-технологических параметров осадочных камер на их эффективность ;

- теоретически определить и экспериментально уточнить рациональные конструктивно-технологические параметры инерционного жапозийно -противоточного воздухоочистителя с плосокопараллельным воздушным потоком ;

- провести производственные испытания опытной машины вторичной очистки зерна производительностью 0. = 10 т/ч с замкнуто-разомкнутой пневмосистемой и проверить эффективность ее работы в хозяйственных условиях .

Во втором разделе "Теоретическое обоснование снижения энергоемкости процесса очистки семян в пневмосепарирующэй системе" доказано уменьшение аэродинамического сопротивления, а следовательно и затра1 энергии на обеспечение необходимых с технологической точки зрения скоростей воздушного потока в пневмосепарирувдих каналах , замкнуто-разомкнутой пневмосистемы по сравнению с разомкнутой .

В результате анализа конструкций пылеулавливающего оборудования предложена схема Г-образного инерционного жалювийно-противоточногс воздухоочистителя (рис.1), имеющего небольше габаритные размеры к плоскопараллельное движение воздуха .

Г.Ю.Степанов и ИМ.Зицер рекомендуют следующие рациональные конструктивно-технологические параметры жалюзийного воздухоочистителя : угол наклона фронтальной поверхности решетки к направлению движения воздушного потока «£ = 6...7е; угол наклона пластин в жалюзий-ной решетке р - 25. .30*; шаг пластин 5 принимать минимально возможным .; длина I пластин равна шагу 5 при рекомендованных и р ; коэффициент отсоса, равный отношению количества воздуха, отведенногс вместе с уловленной пыль» к количеству воздуха, прошедшего через жа-люзийную решетку , принимать = 0,1...0,2 ; средняя скорость воздуха на входе в воздухоочиститель б0= 9... 12 м/с.

К основным конструктивным параметрам инерционного жалюзийно-про-тивоточного воздухоочистителя также относятся : высота Н0 и площади Я» поперечного сечения входного патрубка , длина Ьр и плопддь Рр фронтальной поверхности жалюзийной решетки, высоты И* , Ь„ и площад* р4 и Р* поперечных сечений выходных отверстий жалюзийного и противоточного очистителей , высота Ня пылеосадительной камеры и угол у , определяющий положение кромки разделительной перегородки .

Высоту Но (м) определяют по общему расходу 0.„ (мЗ/с) воздуха, проходящего через воздухоочиститель и скорости б0 входа воздуха :

Рис. 1. Схема инерционного жалюзийно-противоточ-ного воздухоочистителя : 1, 5 - входной и выходной патрубки; 2,4-начальный и конечный участки жалюзийной решетки; 3 - коленообразный канал; 6-разделительная перегородка; 7-пылеосадитель-ная камера; 8 -шлюзовый затвор; 9,11-выходные патрубки жалюзийного и противо-точного очистителей ; 10 -смежная стенка патрубков ; —I—— - очищенный воздух ; —»-*-- осаждаемые примеси;

---воздух с легкими

примесями

где В - ширина воздухоочистителя, равная ширине пневмосистемы, м .

Еысоту Ьж(м) выходного отверстия жалюзийного очистителя находим , пользуясь определением коэффициента отсоса :

'-а; , ®

где 0.« , 0.)> - расходы воздуха , проходящего через выходной патрубок и через жалюзийную решетку, мЗ/с.

Считая, что ширина воздухоочистителя и решетки одинаковы : & Ьу

Ч = 1/Т7 , (3)

где J4.Jp - средняя скорость воздуха в выходном патрубке жашо-зийного очистителя и струи воздуха , проходящего между пластинами жалюзийной решетки , м/с ; 8' - высота струи воздуха , проходящего между пластинами , м ; г - количество каналов в решетке . Так как длина жалюзийной решетки (м) и количество пластин

«-Р-

Э1п оС

.к 2

и для густых решеток , согласно рекомендаций Г. Ю. Степанова и И. М. Зи-

цера

б

ain (<t+p/2) if," si" ( p/2)

$ iineC tin P

получаем

S ain ci * ain (<c * p)

Ho___

On fi/2 [ iinaC + tin u*fi)]

(6)

L__Ho_

* = Л.П ЫЭ Г л.» J. + * Ml У.')

1Ц ¿¿л (Л+р/2) 4« Р

При этом следует учитывать , что формула (7) выведена без учета влияния лротивоточного очистителя и поэтому является приближенной .

Эффективность работы жалюзийных очистителей улучшается с росто» высоты их выходных отверстий вследствие увеличения коэффициенте отсоса .

Для оценки влияния конструктивно-технологических параметров про-тивоточного очистителя на эффективность его функционировали} воспользуемся упрощенной моделью воздушного потока, учитывать основные закономерности реального процесса. Струя воздуха в противо-точном очистителе моделируется кольцом с внутренним ^ и внешним ^ радиусами (рис.2).

Тогда высота Ьп выходного отверстия противоточного очистител? определяется радиусом разворота кольцевой струи :

Ьл = ьж + ги< . (в)

Радиусы и границ струи определяем из условия неразрывнос-

ти

ЬЬ,Д =/ в ¿г. dr , (9)

t.

где - скорость воздушного потока в i-том сечении кольцево! струи, м/с .

При повороте струи скорость воздуха зависит от радиальной координаты ГЧ и изменяется по закону потенциального кругового потока : р

к -

'«■ т

где l52mox. - скорость воздуха на внутренней границе струи, м/с.

Согласно исследованиям И. Е. Идельчика , при развороте струи воздуха на 180° около кромки сплошной сметой стенки , справедливс

Рис. 2. Расчетная схема воздушного потока и движения твердой частицы в противоточном очистителе

выражение : (%)*4

<40

«Ь

где 11г - средняя скорость воздуха в кольцевой струе,м/с. Учитывая, что

h* = ( Rj- (U С04 fr

ав ург

R< =

и проинтегрировав уравнение (9) , получаем

Ь*

(И) (tí)

С txp(h*/2R,) - i] .

Данное уравнение решают методом итераций.

Скорость lí| на выходе из жалюзийного очистителя , необходимую для расчета параметров противоточного , определяем из условия неразрывности струи :

Qo = а, - а, , о«

следовательно ,

Jo Fo = J<F, - Sf , (Í5)

где f/ - площадь поперечного сечения струйки воздуха , проходящего через один канал жалюзийной решетки (м2) .

При равенстве ширины жалюзийной решетки и воздухоочистителя :

& F0 = IÍh + -

Учитывая формулы (5) , (6) и (16) , получаем :

Jo Н.

Si

áln (оС ♦ fi/2) 4ÍH oí iln р

Ьж + Lj>-

ЩР/2) p)J

Траектории двшевия частиц зерновой пыли, необходимые дня расчета эффективности противоточного очистителя, определяем в полярных координатах : ti - радиус, на котором находится частица и - угол поворота частицы. Если частица достигла радиуса Ra , а угол & 'Ртах , считаем , что такая частица далее движется по инерции и оседает в пылеосадительной камере .

Расчет траектории движения частицы диаметром S; ведем, задаваясь значениями начальной координаты , начиная с R4 , до тех пор, пока при определенной координате Г*/>.«с частица не выделится из воздушного потока . Считая , что частицы данного диаметра Si равномерно распределены в воздушном потоке , определяем коэффициент пропуска пыли (%) по формуле :

L'- «

Общий коэффициент пропуска пыли противоточного очистителя (%), учитывающий конструктивные парамеры и свойства частиц , определяем по формуле : Smee

£о = J б*(8> PÍS) ¿5 , 09)

£тцi

где ?(В) - плотность распределения размеров частиц .

ib рисунке 3 приведены графики плотности P=-f(8) распределения размеров частиц по данным Е А. Ревенко , коэффициентов £п пропуска пыли и £0 общего пропуска шли при 180° и Ьж- 0,02 ; 0,04 и

0,06 м .

Из графиков следует , что высота h* выходного отверстия жалюзий ного очистителя оказывает значительное влияние на эффективность функционирования противоточного , причем наиболее эффективно очиститель работает при меньших значениях высоты h* • Расчет траекторий движения частиц проводили при помощи разработанной программы на персональном компьютере IBM-PC/АГ .

Проведен анализ влияния конструктивно-технолсгических параметроЕ на сопротивление воздухоочистителя . Исследования показали , что ряг параметров инерционного халюзийно-противоточного воздухоочистителя по-разному влияют на эффективность выделения примесей и гидравлическое сопротивление. В то же время из-за отсутствия обощенного критерия оценки функционирования воздухоочистителя, одновременно учитывающего и эффективность очистки воздуха . и гидравлическое сопротивление , затруднен точный расчет рационального сочетания параметров .

%

0,75 0,50 0,25

%

75 50 [25 О

N \ 4 V v4^

\ \ > « / л \

<г * \

. \ ч

Р

0,75 0,50

0,2

15 50 75 100 8,мкм

Рие.З. График плотности Р ={(5) распределения размеров частиц по Н. А. Ревенко , зависимости коэффициентов £» пропуска пыли и общих коэффициентов £о пропуска частиц в противоточном очистителе от размера 5i частиц при f „а,» 180е:----Ьж= 0,02 М ----Ья- 0,04 М;

--hx= 0,06 м

Компромиссную задачу определения рациональных параметров воздухоочистителя можно решить методом планирования эксперимента.

Здесь же проведены результаты расчетов по методике ВЙСХОМа и ОВД-86 , устанавливающие предельные концентрации зерновой пыли на выходе из инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя в зависимости от условий функционирования .

В третьем разделе "Программа и методика экспериментальных исследований" представлены программа исследований, составленная в соответствии с поставленными задачами, общепринятые и частные методики,• описаны экспериментальные установки для исследования технологического процесса очистки семян и определения концентрации запыленности воздуха и дисперсного состава частиц , использованные приборы и оборудование .

Изучение технологического процесса очистки семян и определение рациональных параметров замкнуто-разомкнутой пневмосистемы и воздухоочистителя проводили на установке, схема которой приведена на рисунке 4 . Размеры установки в продольно-вертикальной плоскости соответствовали натуральным, а ее ширина составляла 0,3 и .

Легкие примеси, выходящие из инерционного жалюзийно-противоточ-

i i

SS ¿82725 &5 2k 25

Рис. 4. Схема установки для изучения замкнуто-разомкнутой пнев-мосистемы с инерционным жалюзийно-противоточным воздухоочистителем : 1,22 - первый и второй пневмосепарирущие каналы; 2,19 - сменные диафрагмы ; 3 - загрузочное устройство; 4,15 - воздухоподводяшие каналы; 5,6,8,11,12,14 - регулировочые заслонки; 7 - перепускной канал; 9 - вентилятор ; 10,13,16,17 - жалюзийные решетки; 18 - выходной патрубок воздухоочистителя; 20 -пылеосадительная камера; 21,25,28-устройства вывода легких примесей; 23,29 - устройства ввода зерна; 24, 27 - осадочные камеры; 26 - смежная стенка осадочных камер

ного воздухоочистителя при функционировании машины МВ0-10 в хозяйственных условиях , улавливали тканевым фильтром собственной конструкции ( фильтровальная ткань - сукно N 2 . выделяющее частицы до 1 мкм , плошадь фильтрования - 36 м2 ), а -затем на лабораторных решеах определяли дисперсионный состав этих частиц по стандартной методике .

Параметры воздушного потока определяли с помощью микроманометров ММН-2400, трубок Пито-ГТрандтля, анемометра АП-1 и осциллографа Н-700 с усилителем "Топаз" , аэродинамические характеристики компонентов зерновой смеси - на пневмоклассификаторе К-293 фирмы "Fortschritt" (Германия). Уровень шума измеряли шумомером ШУМ-1М , влажность зерна - влагомером ВЗПК-1 и с использованием сушильного шкафа .

Независимость регулирования скорости воздуха в первом и втором

каналах оценивали коэффи- ,5* ,/

циентами стабильности , определяемыми по формулам :

и,

Ufmax t/fnin ,

¿Uii-Jil/n

Ь: - л. ... , Ш)

Uimox l/jimn ,

где П - количество точек выбранных значений скорости в одном из каналов при ее регулировании в другом (причем точки распределены относительно равномерно по _интервалу скорости); lir,jj;, С], и и выборочное, сред-

нее, максимальное и минимальное значения скоростей воздуха в первом и втором пневмосепариру-ющих каналах .

Обработку результатов экспериментальных исследований осуществляли на персональном компьютере IBM-PC/AT и с помощью вычислительных машин "Электроника 125" и ЕС-1020 .

В четвертом разделе " Результаты экспериментальных исследований замкнуто-разомкнутой пневмосистемы" изучено влияние конструктивно-технологических параметров первого замкнутого пневмосепарирующего канала, осадочных камер, воздухоочистителя на количественные и качественные показатели функционирования пневмосистемы .

Исследования показывают , что замкнуто-разомкнутая пневмосистема в сравнении с разомкнутой менее энергоемка ( рис.5.): расход энергии уменьшается на 12... 18% , а скорости воздушного потока в первом и втором пневмосепарирующих каналах увеличивается соответственно на 18... 20% и 16... 17%. Уровень шума при этом повышается незначительно.

Обоснованы конструктивные параметры первого замкнутого пневмосепарирующего канала, обеспечивающие наиболее эс^-ктпвное выделение-примесей из зерновой смеси. При этом рациона."! ными параметрами канала при удельной подаче зернового материала J - 83,Я ..138,9 кг/(ч-см) являются : глубина первого пневмосепгр-лруш'-гс канала h- = 0,14 м ;

ли пневмосистемы в зависимости от коэффициента ]Мзг живого сечения диафрагм :

-- первый канал замкнут ;

---- первый канал разомкнут

высота нижней части канала Н* = 0,36 м .

Вопросы независимого регулирования скорости воздушного потока одном из двух параллельно работающих каналов аспирационной пнев мосистемы с диаметральным вентилятором впервые рассмотрены ученым: Н. Е Сычуговым, А. И. Бурковым и Б. Г. Плеховым .

Исследования показывают , что и в замкнуто-разомкнутой пневмоси стеке положение кромки смежной стенки , сг+ величинами за

зора Дс между кромкой и колесом вентилятора и полярного угла Ус относительно центра колеса , и сопротивление Р$Ум нагнетательной ветв! вентилятора влияют на количественные и качественные характеристик] воздушного потока в пневмосепарируюящх каналах (рис.6).

Для замкнуто-разомкнутой пневмосистемы опытной машины МВО-Ю рациональными параметрами являются : зазор Дс= 0,06 м и угол % =-21°. Для других условий функционирования пневмосистемы рациональное положение кромки смежной стенки определяется при помощи разработанно] номограммы .

Определено рациональное сочетание основных конструктивных параметров осадочных камер с различными формами дна , а также влиянш скорости входа воздуха на эффективность их функционирования . Приведены таблицы выбора положения отражательных перегородок , характеризуемые их длиной Ст и б; и глубиной отвода Зт и , в зависимости о: глубины осадочных камер Нт и Иг и формы их дна .

Для замкнуто-разомкнутой пневмосистемы опытной машины МВО-Ю рациональная глубина первой осадочной камеры с симметричной формой днг составляет 1/т = 1,1 м при ее длине I = 0,8 м . фи этом длина отражательной перегородки Ет - 0,485 м , а глубина отвода 5т = 0,29 м . Рациональная глубина второй осадочной камеры с симметричной формо$ дна составляет Нг, = 0,9 м при ее длине I* = 0,8 м , а рациональное положение отражательной перегородки определяется размерам! Ей= 0,25 м и Бг= 0,265 м .

Исследования также показали, что эффективность работы осадочны) камер с симметричной формой дна и со смещенным к выходному окн} выгрузным устройством практически одинакова , а увеличение скорост! входа воздуха от 4,4 до 11,2 м/с снижает эффективность очистки ж 4,3... 7,4% при всех формах дна (рис. 7).

Для уточнения рациональных значений геометрических параметро! инерционного жалюзийно-противоточного воздухоочистителя реализова* план Бокса-Бенкина второго порядка для четырех факторов . Уровш варьирования значимых факторов установлены по результатам теорети-

100 Ас,нЧ

Щ

0,6

¥ о,г о

M/ff

о

) ч.

^JWi Яг*" v

100 200 Ж PSVHtffa 6

Ч

о,к

0,08

ОМ О

Рис. 6. Зависимости коэффициента стабильности скорости воздуха в первом пневмосепарирующем канале , средних скоростей воздуха в каналах 1?т и 0,7 , их отношения и суммы (|1т4 Л): а -от радиального зазора Дс ( при = 70 Па ); б - от сопротивления Р$у„ нагнетательной ветви пневмосистемы ( при Дс = 0,06 ми ¥с = - 26°) ;• —ус=-110;—о— %=-16°;—?с=-21 ?с=-26° —о— Ус ="31°

* гГ

Рис. 7. Зависимость максимального эффекта £0 шах осаждения приме сей при различных формах дна ( длина второй осадочной камер: 1. = 0,8 м ) : а - от ее глубины Нц ; б - от скорости входа воздух;

;—Д--симметричная;—о--выгрузное устройство смещено к выходному окну; —к--выгрузное устройство смещено к входному окну

ческих расчетов . Критериями оптимизации приняты эффект Ео очистк воздуха и гидравлическое сопротивление воздухоочистителя .

В результате реализации плана эксперимента получены адекватны! ( вероятность Р = 0,95 ) модели регрессионного анализа :

Уг0= 98,44 + 0,32 хч + 0,03 х2 - 0,05х3 •+ 0,13х* -

- 0,21 х^ + 0,И х,х3 4 0,03 хгх3 - 0,09 ХгХц- (Д)

- 0,41 х} - 0,29x1 + 0,03 - 0,57x1

К? -168,9 - 14,2 X, - 2,0 хг - 0,4 х3 - М х* -

- 1,8 х<хг + + х1х^ - 0,8 хгх* + (22)

+5,8 *?+V«!

Максимальный эффект Е0п1ах очистки может быть достигнут при еле дующих уровнях факторов ( рис.8 ): 0,6 ( длина жалюзийной ре шетки Ьр равна 0,94 м ), = -0,1 ( высота выходного отверстия жа люзийного очистителя Нх = 0,039 м ) , х3 = 1,0 ( высота выходноп отверстия противоточного очистителя Ьл= 0,05 м ) и ЗС+= 0,1 ( глуби на пылеосадительной камеры Иа = 0,62 м ) . При этом сопротивлени воздухоочистителя составляет Р$у» = 163,5 Па .

В то же время минимальное значение гидравлического сопротивле ния, равное Р5уг0= 152,9 Па, может быть достигнуто при следующих уров нях факторов: Хл - 1,0 (Ье- 1,0 м), Хг- 1,0 (Ь*- 0,05м), Х3- 1,1

Рис. 8. Зависимость эффекта Ео очистки от длины Ц жалюзийной решетки , высот Ьж и Ь„ выходных отверстий жалюзийного и противоточ-ного очистителей при высоте пылеосадительной камеры Н„ = 0,62 м : 1-Ео - 98,56% ; 2 - Е0 = 98,52% ; 3 - Е0 = 98,45% ; 4 - Ео - 98,22%

(Не = 0,05 М) И Х4- -1,0 (Нп = 0,4 М).

Таким образом , некоторые факторы по-разному влияют на критерии оптимизации . Рациональными конструктивно-технологическими параметрами воздухоочистителя для условий функционирования в.замкнуто-разомкнутой пневмосистеме машины МВ0-10 являются: длина жалюзийной решетки Ьр= 0,8...1,0 м, высоты выходных отверстий жашозийного и про-тивоточного очистителей 0,035.. .0,045 м и Ь„ - 0,03. ..0,05 м , высота пылеосадительной камеры Н„>0,4 м , средняя скорость воздуха на входе в воздухоочиститель $„= 9... 12 м/с при расходах воздуха , проходящего через воздухоочиститель й0 до 4800 мЗ/ч .

Концентрация легких примесей, поступающих в инерционный жалюзий-но-противоточный воздухоочиститель , практически не влияет на эффективность его функционирования .

В пятом разделе "Испытания опытной машины вторичной очистки зерна МВ0-10 с замкнуто-разомкнутой пневмосистемой" приведены результаты предварительных и государственных приемочных испытаний машины в опытном хозяйстве Кировской зональной государственной машиноиспытательной станции, учхозе Кировского сельскохозяйственного

£

М/с. 6

4

2

~ * 4 6 8 я (Гег»/с

Рис.9. Графики изменения скорости воздуха в одном из пневмосепа-рирущих каналов при регулировании скорости в другом : 1,5 - полностью открытое и закрытое положения заслонок каналов ; 2,3,4 - промежуточные положения заслонок ;----регулирование скорости (1т ;

-- регулирование скорости Оп

института и на предприятии "Раменское" Куменского района Кировской области . Государственные испытания показали, что удельные металлоемкость и затраты электроэнергии машины МВО-Ю в 1,3 и 2,1 раза ниже, чем сравниваемой машины вторичной очистки зерна К-547А-10 при практически одинаковых агротехнических показателях функционирования машин . При этом обеспечивается высокое качество воздушного потока в зоне сепарации , независимое регулирование скорости воздуха в одном из двух параллельно работающих каналов замкнуто-разомкнутой пнев-мосистемы с одним диаметральным вентилятором ( рис.9.). Также установлено , что концентрация запыленности воздуха , выходящего из воздухоочистителя машины МВО-ю , составляет 81,6. ..88,2 мг/мЗ при ее работе в режиме вторичной очистки и 83,2... 93,5 мг/мЗ - первичной .

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

'Х' /\J___ -— 1 — 1_ 1 1 н э

-г 1 1 1 1 \____ 1 1

1 ь? 1 1 ы 1 Ь 1 1 ь 1

1 1 * 1 1 я \ —--о— 1 1 — 1 1 —

1. Применение замкнуто-разомкнутой пневмосистемы в машинах как вторичной, так и первичной очистки зерна является целесообразным вследствие снижения удельного расхода энергии на 12...18% по сравне-

нию с разомкнутой при условии сохранения качества выполнения технологического процесса .

2. При замыкании первого пневмосепарирующего канала разработанной пневмосистемы наиболее приемлемой является конструкция воздухо-подводящего участка со сплошной смежной стенкой . При удельных нагрузках 83,3. ..138,9 кг/(ч-см) рациональные значения глубины канала и высоты его нижней части равны Ь; = 0,34 м и Н4 = 0,36 м .

3. Положение кромки смежной стенки осадочных камер и сопротивление нагнетательной ветви пневмосистемы влияют на значения средних скоростей воздушного потока в пневмосепарирующих каналах и стаби-г ность скорости в одном из каналов при регулировании ее в другом .

Для разработанной замкнуто-разомкнутой пневмосистемы машины вторичной очистки зерна МВ0-10 рациональное положение кромки смежной стенки определяется значениями зазора Дс= 0,06 м и угла *ре - -21°.

Для других условий функционирования пневмосистемы рациональное положение кромки смежной стенки определяется при помощи разработанной номограммы .

4. Определены рациональные конструктивно-технологические параметры осадочных камер , соотношения основных геометрических размеров которых зависят от их высоты и формы выполнения дна .

Для разработанной замкнуто-разомкнутой пневмосистемы рациональная глубина первой осадочной камеры с симметричной формой дна составляет Нт - 1,1 м при ее длине Ь = 0,8 м . При этом длина отражательной перегородки Ех= 0,485 м , а глубина отвода Бт = 0,29 м . Рациональная глубина второй осадочной камеры с симметричной формой дна составляет Ня = 0,9 м при ее длине Ь = 0,8 м , а рациональное положение отражательной перегородки определяется размерами 0,25 м и 0,265 м .

Эффективность функционирования осадочных камер с симм-- ¡•. а'./л формой дна и со смещенным к выходному окну осадочной камеры ,■.;>:сдкым отверстием практически одинакова. При выполнении формы дн:'; осадочной камеры со смещенным к ее входному окну выгрузным устройством эффективность очистки воздуха снижается.

Увеличение средней скорости воздушного потока во входном окне осадочной камеры в интервале 15{„ = 4,4. ..11,2 м/с снижает эффект очистки воздуха на 4,3. ..7,4 % при всех формах ее дна .

5. Разработан Г - образный инерционный жалюзийно-противоточный воздухоочиститель с плоскопараллельным движением воздуха, обеспечивающий выделение примесей из воздушного потока , в зависимости от

условий функционирования, до Е0= 93. ..35% при гидравлическом сопротивлении до Psv0= 300 Па и расходах воздуха, проходящего через воздухоочиститель , до а0 = 4800 мЗ/ч .

Рациональными конструктивно - технологическими параметрами являются : длина жалюзийной решетки L|> = 0,8. ..1,0 м , высоты выходных отверстий жалюзийного и противоточного очистителей h» =0,035... ...0,045 м и hn = 0,03... 0,05 м , высота пылеосадительной камеры Wn à 0,4 м , средняя скорость воздуха на входе в воздухоочиститель lî„ = 9... 12 м/с .

6. Проведенные производственные испытания опытной машины вторичной очистки зерна МВ0-10 в опытном хозяйстве Кировской зональной государственной машиноиспытательной станции, учхозе Кировского сельскохозяйственного института и на предприятии "Раменское" Куменского района Кировской области свидетельствуют о высоком качестве воздушного потока, независимом регулировании скорости воздуха в параллельно работающих пневмосепарирующих каналах , обслуживаемых одним диаметральным вентилятором , и эффективной очистке воздуха от легких примесей замкнуто-разомкнутой пневмосистемой . Государственные испытания показали, что удельные металлоемкость и затраты электроэнергии машины МВО-Ю в 1,3 и 2,1 раза ниже, чем по сравниваемой машине вторичной очистки зерна К-547А-10 при практически одинаковых агротехнических показателях работы машин .

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Андреев К Л. Анализ работы пневмосистемы с замкнутым первым пневмосепарируюшим каналом // Средства механизации при интенсивных технологиях сельскохозяйственного производства: Сб.тр. НИИСХ Северо-Востока. - Киров, 1991. - С. 24-28.

2. Аспирационная система зерноочистительной машины : ( решение НИИГПЭ от 28. 08. 92 г. о выдаче патента по заявке N 5005673/03. МКИ 5 В07В 4/02 / А. й. Бурков, В. Л. Андреев; Заявлено 06.09.91 г.).

3. Бурков А. И. , Андреев Е Л. Определение рационального положения смежной стенки осадочных камер замкнуто-разомкнутой пневмосистемы зерноочистительной машины / НПО "Луч". - Киров, 1992. - 11с.- Деп. во ВНИИТЭИагропроме. Механизация АПК.-1992. - N5.- С. 6.

4. Бурков А. И. , Андреев Е Л. Разработка инерционного жалюзий-но-противоточного воздухоочистителя зерноочистительных машин // Совершенствование технологических и рабочих органов машин в растение-

водстве и животноводстве: Сб. научн. трудов Санкт-Петербургского государственного агроуниверситета. - Санкт-Петербург-Пушкин,1992. - С. 3-7.

5. Бурков А. И. , Андреев К Л Регулирование скорости воздуха в пневмосепарирующих каналах замкнуто-разомкнутой пневмосистемы / НПО "Луч". - Киров, 1992.-11с.-Деп. во ВНШЭИагропроме. Механизация АПК.--1992.- N5.- С. 6.

6. Бурков А. И., Андреев В. X , Хаустов А. М. Определение рациональных значений основных геометрических параметров симметричной осадочной камеры // Совершенствование технологий и технических средств для механизации сельскохозяйственных процессов : Сб. тр. НИИСХ Северо-Бостока. - Киров, 1992.- С. 114-121.

7. Бурков А. И. , Андреев К Л., Хаустов А. М. Машина вторичной очистки зерна МВ0-10 : Информ. листок о научно-техн. достижении N10-93. -- Киров: ЦНТИ, 1993 Г. - 4с.

8. Бурков А. И. , Рогожников В. Д. , Мартынов В. Г. , Андреев В. Л. Се-мяочистительная линия на базе зерноочистительного агрегата ЗАВ-20 (ЗАВ-25) : Информ. листок о научно-техн. достижении. - Киров : ЦНТИ , 1993. - 4с.

9. Жалюзийный воздухоочиститель : ( решение ШИГПЭ от 03. Об. 93 о выдаче патента по заявке N 5005713/26. МКИ 5 В 01 Д 45/00 / А. Л Бурков, Б. Г. Плехов, В. Л. Андреев; Заявлено 06.09. 91 г.)

10. Инерционный воздухоочиститель : ( решение НИИГПЗ от о выдаче патента по заявке N 5055279/26 . МКИ 5 В 01 Д 45/04 / А. И. Бурков, КЛАндреег, Ю. П. Полунин, Е К Грабельковский, ЕЕГехтман, А. С. Борщ,

A. И. Шамшев, Е Е Сычугов; Заявлено 20. 07. 92 г.).

11. Пневмосистема зерноочистительной машины: А. с. 1799641 СССР. МКИ 5 ВО/ Б4/02 / А. И. Бурков, ЕЛ. Андреев, Ю. Е Полунин, Е И. Грабельковский, А. А. Гехтман - N 49173663/03; Заявлено 24.12.90 // Открытия. Изобретения.-1993. - N9.- С. 18.

12. Пневмосистема зерноочистительной машины: А. с. 1799642 СССР. МКИ 5 В07 Ы/сг / А. И. Бурков, В. Л. Андреев, Е Е Сычугов, Б. Г. Плехов, Ю. Е Полунин, Е Л Грабельковский, А. А. Гехтман - N4918505/03; Заявлено 24.12. 90 // Открытия. Изобретения. -1993. - N9. - С. 18.

13. Пневмосистема зерноочистительной машины : ( решение НИИГПЗ от 10.02.93г. по заявке N 5005916/03 . МКИ 5 В 07 В 4/02 / А. И. Бурков,

B. Л. Андрееь ; 'Заявлено 14.10.92г.).