Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цели и задачи исследования... 10
1.1. Обзор и анализ современных зерноуборочных комбайнов и их воздушно-решетных очисток 10
1.2. Многомерный анализ основных параметров и закономерностей функционирования воздушно-решетных очисток зерноуборочных комбайнов 17
1.3. Элементы методики поисковых исследований рациональных структур воздушно-решетных очисток 19
1.4. Обзор устройств и НИР для первичной очистки мелкого зернового вороха 27
1.5. Постановка цели и задач исследования 38
2. Математические модели процесса функционирования воздушно-решетной очистки зерноуборочного комбайна 40
2.1. Математическая модель функционирования верхнего решета 40
2.2. Моделирование процесса функционирования центробежных вентиляторов в воздушно-решетной очистке зерноуборочного комбайна 63
2.2.1. Математическая модель процесса формирования воздушных потоков на выходе из воздуховода вентилятора 63
2.2.2. Определение коэффициентов снижения скоростей воздушных потоков при прохождении решет воздушно-решетной очистки 68
2.2.3. Оценка закономерностей распределения воздушных потоков в воздуховоде вентилятора 70
2.3. Моделирование процесса прохождения воздушного потока через жалюзийные решета в программе FlowVision 75
2.3.1. Аэродинамические свойства зерен 76
2.3.2. Программный комплекс FlowVision з
2.3.3. Этапы проведения и показатели расчета закономерностей прохождения воздушного потока через различные жалюзи решет 78
2.4. Относительное перемещение компонентов зернового материала по лепесткам жалюзи жалюзийного решета при его функционировании в поле воздушного потока 79
2.5. Моделирование движения компонентов зернового материала в подвижной сопротивляющейся воздушной среде камеры воздушно-решетной очистки 84
2.6. Выводы 92
3. Программа и методики экспериментальных исследований 94
3.1. Программа экспериментальных исследований 94
3.1.1. Приборы, оборудование и методики, применяемые в стендовых и производственных исследованиях 95
3.1.2. Выбор стратегии, программа и обоснование проведения экспериментальных исследований 101
3.1.3. Оборудование, техника и методики, используемые на предварительных и хозяйственных лабораторно-полевых испытаниях. 102
3.1.4. Методика обработки основных результатов эксперимента 103
4. Экспериментальные исследования элементов и всей воздушно-решетной очистки зерноуборочного комбайна 104
4.1. Структурная оптимизация вентилятора воздушно-решетной очистки зерноуборочного комбайна 104
4.1.1. Разработка двухсекционного вентилятора воздушно-решетной очистки 104
4.1.2. Экспериментальная оценка функционирования двухсекционного вентилятора и вентилятора прототипа в воздушно решетной очистке зерноуборочного комбайна 106
4.2. Экспериментальные стендовые исследования процесса сепарации мелкого зернового вороха
4.2.1. Выбор основных факторов и области изучаемого факторного пространства 111
4.2.2. Экспериментальные стендовые исследования процесса сепарации мелкого зернового вороха 112
4.3. Предварительные лабораторно-полевые испытания 116
4.3.1. Постановка задачи исследования 116
4.3.2. Сравнительные лабораторно-полевые испытания модернизированной ВРО с серийной ВРО ЗУК "Дон-1500М" 119
4.3.3. Анализ результатов предварительных лабораторно-полевых испытаний 121
4.4. Хозяйственные полевые испытания модернизированной воздушно-решетной очистки зерноуборочного комбайна "Дон-1500".. 122
4.4.1. Подготовка к проведению испытаний 122
4.4.2. Хозяйственные полевые испытания модернизированной ВРО ЗУК"Дон-1500Б" 125
4.4.3. Анализ результатов хозяйственных полевых испытаний 125
4.5. Экономическая оценка эффективности работы зерноуборочного комбайна за счет снижения потерь за воздушно-решетной очисткой... 127
4.6. Выводы 130
Основные результаты и выводы 132
Список использованных источников
- Элементы методики поисковых исследований рациональных структур воздушно-решетных очисток
- Математическая модель процесса формирования воздушных потоков на выходе из воздуховода вентилятора
- Этапы проведения и показатели расчета закономерностей прохождения воздушного потока через различные жалюзи решет
- Выбор стратегии, программа и обоснование проведения экспериментальных исследований
Введение к работе
Актуальность темы: Уборка зерновых трудоемкий процесс в комплексе работ по производству зерна. Уменьшение сроков уборки зерновых, связанное с потерями урожая, и повышение качества уборки требуют существенной модернизации серийной и создание новой уборочной техники. В связи с этим большое значение приобретают исследования, связанные с созданием новых рабочих органов, удовлетворительно работающих при больших загрузках зернового материала, позволяющих повысить эффективность работы всего зерноуборочного комбайна (ЗУК).
Проведенные ранее исследования показали принципиальную возможность роста эффективности сепарации мелкого зернового вороха (МЗВ), подаваемого в воздушно-решетную очистку (ВРО) путем обогащения его зерном при поступлении на верхнее решето ВРО и интенсификации просеивания зернового материала через это решето. Это направление позволяет разработать ВРО с активно-сепарирующей поверхностью верхнего решета или его части применительно к ЗУК, обеспечивающую рост качественных показателей очистки зерна (снижение потерь зерна за ВРО и повышение чистоты зерна в бункере).
Цель исследования: интенсификация процесса функционирования воздушно-решетной очистки в габаритах существующего зерноуборочного комбайна с повышенной пропускной способностью за счет оптимизации конструкции верхнего решета и создания рациональной, дифференцированной системы его обдува по длине.
Объект исследования: технологический процесс в ВРО ЗУК с активно-сепарирующей поверхностью начального участка верхнего решета и вентилятора с воздуховодом, обеспечивающим дифференцированный обдув решет по длине.
Предмет исследований: аналитические и экспериментальные зависимости процессов сепарации МЗВ в ВРО ЗУК.
Методы исследований: моделирование воздушных потоков в горловине вентилятора и их последующего распределения над решетами ВРО, моделирование процессов сепарации, многомерный анализ, стендовые исследования центробежных вентиляторов различной конструкции на макете ВРО ЗУК, стендовые исследования жалюзийного решета с активно-сепарирующей поверхностью, лабораторно-полевые и хозяйственные испытания ЗУК с модернизированной ВРО. Обработка и анализ результатов экспериментальных исследований проводились методами математической статистики.
Рабочая гипотеза: рост эффективности функционирования ЗУК возможен за счет роста эффективности функционирования ВРО без изменения габаритов с использованием верхнего решета с активно-сепарирующей поверхностью начального участка и центробежного вентилятора с равномерным воздушным потоком по ширине и рациональным обдувом решет по длине.
Научная новизна работы:
разработана математическая модель функционирования верхнего решета с активно-сепарирующей поверхностью начального участка воздушно-решетной очистки зерноуборочного комбайна, позволяющая проводить оценку роста эффективности процесса сепарации;
разработана математическая модель, на основе которой выявлены новые закономерности формирования 3-х раздельных воздушных потоков по высоте воздуховода вентилятора, в зависимости от задаваемых скоростей воздушных потоков по участкам длины на верхнем решете воздушно-решетной очистки, положением дефлекторов в горловине воздуховода и частоты вращения крылача вентилятора;
- разработана математическая модель движения компонентов зернового материала в подвижной сопротивляющейся воздушной среде и установлены закономерности взаимодействия перемещающихся в воздушном потоке компонентов мелкого зернового вороха с жалюзи и всей поверхностью верхнего жалюзийного решета воздушно-решетной очистки;
установлены закономерности перемещения компонентов мелкого зернового вороха вниз и вверх по лепесткам жалюзи жалюзийного решета в зависимости от угла их наклона, технологических свойств компонентов вороха и скорости воздушного потока, воздействующего на решета;
установлено, и подтверждено экспериментально, влияние углов открытия жалюзи начального участка активно-сепарирующей поверхности верхнего жалюзийного решета на качественные показатели процесса сепарации всей воздушно-решетной очистки (потери зерна за воздушно-решетной очисткой и чистота зерна в бункере);
определены закономерности изменения показателей функционирования воздушно-решетной очистки с использованием двухсекционного вентилятора и модернизированного верхнего решета.
Практическая значимость и реализация: обоснована и разработана эффективная ВРО ЗУК с оригинальным двухсекционным центробежным вентилятором, верхним жалюзийным решетом с активно-сепарирующей поверхностью начального участка и методика ее расчета. Фирма ООО
"Новатор Плюс" приступил к производству двухсекционного вентилятора и оригинального жалюзийного решета.
Достоверность научных положений: подтверждается результатами лабораторных и полевых исследований, проведенных с использованием современной измерительной аппаратуры, обеспечивающей приемлемую точность измерений, обработкой экспериментальных данных с использованием компьютерных математических программ, адекватностью полученных аналитических выражений.
Основные положения, выносимые на защиту:
новые аналитические зависимости по обоснованию конструктивно-режимных параметров модернизированной воздушно-решетной очистки и ее отдельных элементов;
конструктивно-технологическая схема модернизированной воздушно-решетной очистки зерноуборочного комбайна с новым двухсекционным вентилятором и верхним решетом с активно-сепарирующей поверхностью начального участка;
- экспериментальные зависимости показателей работы воздушно-
решетной очистки с новым двухсекционным вентилятором и верхним ре
шетом с активно-сепарирующей поверхностью начального участка;
Апробация работы: основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ДГТУ в 2008-2011 г., научно-технической конференции посвященной 100-летию кафедры "СХМ и О" в 2011 г., а так же в ООО "Новатор Плюс". Основные результаты работы представлены на международных выставках и конференциях "Интерагромаш" в 2010 и 2011 годах, награждены дипломами выставок и опубликованы в трудах ее международных конференций.
Публикация результатов: основные положения диссертации опубликованы в 14 научных работах, в том числе две работы опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получен патент на изобретение №2439872.
Структура и объем диссертации: диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 150 страницах, содержит 98 рисунков, 49 таблиц. Список использованных источников включает 148 наименований, в том числе 9 - иностранных.
Элементы методики поисковых исследований рациональных структур воздушно-решетных очисток
Научно-исследовательскую работу (НИР) можно подразделить на три взаимосвязанных этапа, каждый из которых характеризуется рядом особенностей. Объединенные единством цели, они имеют свои задачи, средства и достижения и методы использования этих средств. Первый этап - нахождение технического решения задачи, которая несет в себе новую идею (создание изобретения).
Второй этап - поисковые исследования, в ходе которых из нескольких уже известных, в том числе найденных на первом этапе принципиально различающихся между собой решений выбирается, осуществляется и доводится до устойчивого работоспособного состояния минимальное число наиболее приемлемых и целесообразных решений.
И, наконец, третий этап - оптимизация созданной в ходе поисковых исследований машины или ее рабочих органов, целенаправленное частичное изменение известной конструкции и ее режимов работы.
Взаимосвязь всех этапов выражается в том, что в ходе поисковых исследований могут быть найдены новые технические решения, а при создании изобретений и при оптимизации могут использоваться элементы поисковых исследований и т.д.
Методика оптимизации достаточно хорошо разработана, и ее применение формально [2, 103]. Поисковой методики, как специального раздела стратегии проведения исследований не существует, что затрудняет создание принципиально новых машин и рабочих органов. Поэтому ставится задача определить границы и составные части поисковых исследований (поиска), выделить из них те, выполнение которых можно формализовать, дать по ним приемы проведения исследований и количественно оценить положительный исход (успех) поиска.
Данная работа проводилась в рамках создания методики изыскания рабочих органов ВРО.
Методики решения поисковых задач [2] характеризуются случайно-последовательным перебором большого числа вариантов решений, количество которых первоначально с достаточным основанием не может быть установлено. Поскольку каждая проба связана с подготовкой экспериментальной установки и наличия специального оборудования, проведение исследования путем простого перебора вариантов практически трудно осуществимо и нецелесообразно. В то же время другого метода, гарантирующего положительный исход поиска нет.
Зарубежные и отечественные методы поиска решений - мозгового штурма, синектики содержат ряд полезных элементов, способствующих рационализации метода поисковых исследований. Но они не могут самостоятельно применяться в поисковых исследованиях, так как не предусматривают экспериментальной проверки и аналитической проработки вариантов решений, не направлены на сокращение числа последних. Не применимы при этом и методы сокращения числа опытов по методу математического планирования многофакторного эксперимента, дисперсионного анализа и др., так как в этом случае должно выполняться необходимое требование - воспроизведение любых режимов конкретного объекта исследований (требование к управляемости и совместности факторов) [2, 103], то есть осуществление того, чем кончается поисковое исследование. Целесообразно в программу исследований включить только задачи, решение которых приводит к улучшению, прежде всего тех показателей, которые незначительно изменяются при оптимизации.
В связи с этим агротехнические и другие показатели, которые мы задались целью улучшить, разделим на группы.
Резерв улучшения показателей, наиболее трудно поддающихся изменениям, необходимо предусмотреть при выборе принципа работы устройства.
Так, например, основной критерий при разработке ВРО высокопроизводительного ЗУК - пропускная способность при выдерживании уровня качественных показателей, ограниченных агротребованиями на работу зерноочистки. Расчет показывает, что экстенсивные методы увеличения производительности приводят к резкому возрастанию габаритов ВРО.
Улучшение остальных показателей (в нашем случае уровней чистоты и потерь зерна) достигается в процессе оптимизации. Однако предварительную оценку по ним необходимо проводить при анализе вариантов выполнения новых рабочих органов.
Положительная сторона этого метода в том, что, составляя комбинации из элементов разных осей, взятых по одному, можно перебрать всевозможные варианты, в том числе, ранее неизвестные. Отрицательная сторона его - в рассмотрение включаются и варианты из несовместных элементов, то есть заведомо неосуществимые, а также не представляющие практической ценности. Пример построения точки морфологического ящика с осями: тип решета, воздушный поток, расслоение зернового вороха, расположение и тип вентилятора, рассредоточение зернового вороха, дополнительные элементы для выделения зерна и отбора примесей сепарации зерна представлен на рисунке 1.1.
Математическая модель процесса формирования воздушных потоков на выходе из воздуховода вентилятора
Рассмотрим верхний решетный стан в ВРО (см. рисунки 2.2, 2.3) включающий модуль (решета Р\\,Рп Р\ъ)- Решетный модуль (см. рисунки 2.2, 2.3), включает верхнее решето, состоящее из переднего сепаратора Ри составляющего часть всего однородного верхнего решета или часть решета другой конструкции, 2-го решета Ри и удлинителя верхнего решета Ри .
При известных или заданных плотностях вероятности /Q(B) И fv{B) (см. рисунок 2.4) распределения подачи QPC МЗВ (поступающего после пневмосепаратора на первое решето модуля) и воздушного потока по ширине В решет в стане, приняв известную гипотезу [41], аддитивная по всей ширине решетного модуля полнота выхода j-ro компонента МЗВ по отношению к подаче QPC МЗВ на решетные модули определится по аналогии с известным [41] выражением где QPi - подача МЗВ на Р-ый участок ширины решетного модуля (i=2); bjni - содержание j-ro компонента в МЗВ, поступающего на решетный модуль (2.12); QPC - суммарная подача МЗВ на решетный модуль (2.16). Величина Qpi определится из известного выражения [41]
Полнота просевания j-ro компонента через решета ри Рі2 різ єпцір»єпп2р єтзР определится из выражения (2.18) при
Рассмотрим в общем виде стохастическую модель процесса сепарации МЗВ на верхнем решетном ярусе ВРО. Схему процесса сепарации МЗВ, включающего зерно и органические компоненты, на жалюзийном решете (рисунок 2.5) можно рассмотреть, схематизируя процесс, как процесс сепарации на 4-х последовательных участках верхнего решета (см. рисунок 2.2).
На первых 2-х участках длиной /и и /12 пз - полная загрузка (слой) МЗВ на 3-ем и 4-ом участках длиной /ї2 нз и Аз - загрузка неполная -перемещение компонентов МЗВ непосредственно по поверхности решета (без слоя). Компоненты МЗВ перемещаются по верхнему решету и опускаясь на его поверхность, занимают различные равновероятностные положения в надрешетном пространстве.
Схематично поверхность жалюзийного решета можно представить в виде 1-ой полосы шириной "d" на которой расположены эллиптические отверстия с осями 2а и 2в, равные, в первом приближении, по площади треугольника авс (см. рисунок 2.5 а, в), и в виде полосы №2, шириной "Г" между концами гребенок жалюзи и впадинами между последующей жалюзи. мПервые 2-а участка решета (сепаратор) можно представить в виде двух расположенных друг над другом и неоднородных по высоте «условных» решета равной длины /п и ппз , обладающих каждое отличным от другого, но постоянным для отдельного решета коэффициентом сепарации Mj [41]. Для первого верхнего решета длиной /ц , образованного слоем МЗВ с равномерным распределением в нем j-x компонентов: - плотности вероятностей распределения длины lj и ширины bWj j-x компонентов МЗВ; р - плотность МЗВ; np,Rp частота, амплитуда колебаний решета; СС р , р р - угол наклона решета к горизонту и угол направленности его колебаний.
При условии содержания К компонентов (j=l,2,...,K) в исходной МЗВ с известными плотностями вероятности /{Ьщ) распределения по ширине (рисунок 2.6) и задаваемой шириной bwj 2b (или при Ьщ? " Г ) (см. рисунок 2.5) отверстий (2Ь) или щели решета шириной Г, вероятностная доля у j-x компонентов, способных пройти отверстия (шириной 2Ь) или щель решета шириной Г будет составлять для условия компоненты МЗВ, способные «пройти» отверстия или щель решета, имеют форму тела, образованного вращением дуги сегмента, со стрелой сегмента, равной половине ширины j-ro компонента, вокруг хорды длиной j , равной длине этого компонента; 3) центр масс j-x компонентов совпадает с их геометрическим центром; 4) проход j-ro компонента через отверстия или щель решета определяется нахождением его центра масс в плоскости отверстия или щели и положением в пространстве, обеспечивающим проход в отверстие или в щель без касания его кромок, половиной длины l j j-ro компонента. Тогда [41]: ПМ12пз гт, ZJ І z(y). "ч=(1+] (2-41) V ll 1\2ПЗ) Y Cj где У Zj - составляющая средней скорости относительного перемещения (опускание к поверхности решет) j-ro компонента в слое МЗВ; f = z(y) - уравнение линии, ограничивающей сверху слой МЗВ на решете Ри и Р\2пз
Для определения средней скорости V zj рассмотрим схему перемещения центров инерции тел j-x компонентов на решетах (рисунок 2.7) [38] Рисунок 2.7 - Схема для определения средней относительной скорости перемещения j-ro компонента в слое МЗВ на решетах где У = f(z)j - плотность вероятности распределения j-ro компонента по высоте "о слоя МЗВ поступающего на решето Pn ; Lj -средневзвешенное по массе тел значение путей, пройденных центрами инерции тел j-ro компонента в МЗВ в промежуток времени At [38].
Этапы проведения и показатели расчета закономерностей прохождения воздушного потока через различные жалюзи решет
Статистический метод обработки данных испытаний по стандарту предусматривал: определение статистических характеристик выборки; необходимого количества измерений для достижения заданной точности; оценку различия средних значений показателей по испытываемой и базовой машинам. Обработку данных испытаний проводили в соответствии с ГОСТ Р 50779.21. Обработка результатов проводилась с использование программ Excel и MatLab.
Обработка полученных экспериментальных и статистических данных проводилась в полном соответствии с методами теории вероятностей и математической статистики. Прежде всего, были использованы методы, относящиеся непосредственно к сельскохозяйственному производству [28], а также методики общего направления [33]. В качестве основных числовых характеристик измеряемых случайных величин X, рассчитывались: математическое ожидание, дисперсия о\, среднее квадратическое отклонение ах и коэффициент вариации vx по известным формулам [40]. Проверку гипотез о виде функции распределения проводили с помощью универсального критерия согласия %2 К. Пирсона.
Для проверки гипотез об однородности (статистической близости) дисперсий сравниваемых выборок, при нормальных распределениях генеральных совокупностей, использовали F-критерий Фишера.
Для проверки гипотез о статистическом равенстве (различии) средних сравниваемых выборок рассчитывали t - критерий Стьюдента, который (при нормальном распределении генеральной совокупности и однородности дисперсий) подчиняется t-распределению Стьюдента.
Разработка двухсекционного вентилятора воздушно-решетной очистки Для реализации полученных выражений (2.73-2.75) необходимо экспериментально оценить закономерности (у), обеспечив при этом минимальную дисперсию оценивающую рассеивания скоростей Vi(n), Уг(п), Уз(п) по ширине В воздуховода вентилятора и ширине решет в воздушно-решетной очистке (ВРО).
В серии экспериментов были опробованы 2-е функциональные схемы вентиляторов с различными воздуховодами в ВРО мелкого зернового вороха (МЗВ).
В первой схеме была смоделирована серийная ВРО зерноуборочного комбайна (ЗУК) "Дон-1500Б" с целью получения показателей воздушных потоков используемых в серийной ВРО "Дон-1500Б". Настроечные параметры макета ВРО соответствовали аналогичным параметрам ЗУК на уборке зерновых: величина открытия жалюзи верхнего решета 0,014 м; величина открытия жалюзи нижнего решета 0,01 м; величина открытия жалюзи удлинителя верхнего решета 0,014 м. Частота вращения крылача вентилятора изменялась в пределах от 500 до 900 мин"1 с шагом 100 мин"1.
Во второй схеме была смоделирована ВРО с двухсекционным вентилятором (рисунок ИЛ), стрясной доской, верхним и нижним жалюзийным серийным решетом.
Двухсекционный вентилятор разработан с целью снижения неравномерности воздушных потоков по ширине решет в ВРО ЗУК. Используя известные конструкции современных одно-, двухпоточных центробежных вентиляторов, закономерности их функционирования,
105 экспериментально, используя методику последовательных изменений конструкции вентилятора с анализом результатов его функционирования, логико-эврестический подход и системный анализ влияния факторов и их параметров определена новая конструкция двухсекционного вентилятора применительно к ВРО ЗУК типа "Дон-1500Б". Двухсекционный вентилятор (рисунок 4.1) ВРО включает отдельные два крайних кожуха 1. Каждый из крайних кожухов имеет наружные панели 2 и внутренние 3. Наружные и внутренние панели этих кожухов снабжены всасывающими окнами. В кожухах на едином валу 4 размещены несущие звездочки 5 секции лопастных роторов 6, при этом лопастные роторы расположены не радиально, а наклонены под углом 5. Кожуха в центральной части отделены друг от друга глухой перегородкой 7. Отдельные кожуха снабжены сходящимися в направлении камеры очистки воздуховодами 8, в каждом из которых, установлены по два дефлектора 9.
Двухсекционный вентилятор Описанный двухсекционный вентилятор работает следующим образом. При вращении роторов воздух в крайние кожуха 1 вентилятора поступает вдоль оси роторов 6 через всасывающие окна наружных и внутренних панелей 2 и 3. Потоки воздуха, попадая в межлопастное пространство роторов, закручиваются в направлении вращения и попадают в воздуховоды 8, в которых выравниваются благодаря тому, что общая ширина вентилятора разбита на две части, и этим достигается увеличение отношения длины нагнетательного патрубка к его ширине, что обеспечивает снижение неравномерности обдува решет ВРО по ширине и способствует снижению потерь зерна при очистке. Настроечные параметры макета ВРО аналогичны параметрам первой схемы.
Торцы воздуховода вентилятора для замеров скоростей воздушных потоков внутреннего сечения горловины были разделены по ширине на 10 и по высоте на 3 участка (рисунок И.2) и замеры величины скорости воздушного потока производились по 6 повторностей в каждой из образованных площадок. Торцы воздуховода вентилятора для замеров скоростей воздушных потоков наружного сечения горловины были разделены по ширине на 10 и по высоте на 3 участка (рисунок И.З) и замеры величины скорости воздушного потока производились по 6 повторностей в каждой из площадок образованных в результате деления. Площадь верхнего решета и удлинителя была разбита на площадки в 6 рядов по ширине решета и в 9 рядов по длине (рисунок И.4), в центре каждой из них проводилось измерение величины воздушного потока.
Выбор стратегии, программа и обоснование проведения экспериментальных исследований
Установлено, что одним из возможных путей повышения эффективности сепарации воздушно-решетных очисток можно считать обогащение зерном вороха, поступающего на верхнее решето воздушно решетной очистки и интенсификации просеивания зернового материала через решето, что реализуется рациональной пневмосепарациеи мелкого зернового вороха в перепаде между стрясной доской и верхним решетом воздушно-решетной очистки, и верхним жалюзийным решетом с активно сепарирующей поверхностью его начального участка.
Выявлено, что одним из направлений интенсификации процессов сепарации мелкого зернового вороха является создание рациональной подсистемы операций сепарации на верхнем решете по длине, определяемыми параметрами его рабочей поверхности и формированием для разных по длине участков решета различных воздушных потоков в воздушно-решетной очистке, обеспечивающих обдув решет с минимальным коэффициентом вариации скоростей воздушного потока по их ширине и различными скоростями воздушного потока по их длине.
Обоснованны и разработаны математические модели функционирования верхнего решета с активно-сепарирующей поверхностью начального участка и процесса формирования воздушных потоков, обеспечивающих дифференцированный, заданный обдув решет по длине. Установлено, что построенные математические модели с 95%-й доверительной вероятностью адекватно описывают процесс сепарации зернового материала на верхнем решете с активно-сепарирующей поверхностью начального участка и процесс распределения скоростей воздушных потоков над верхним решетом в воздушно-решетной очистке.
Обоснованы и разработаны конструкции двухсекционного вентилятора и верхнего решета с активно-сепарирующей поверхностью начального участка. Установлены рациональные углы наклона 80-90 и шаг 29 мм верхних гребенок передней части верхнего решета, угол наклона 45 нижних нерегулируемых гребенок передней части верхнего решета, длина активно-сепарирующего начального участка верхнего решета 400-500 мм, а так же параметры воздушного потока и расположение 2-х дефлекторов в горловине воздуховода вентилятора, зависящие от задаваемых, для различных условий сепарации мелкого зернового вороха, скоростей воздушного потока над различными участками длины верхнего решета.
Анализ структуры и скоростей воздушных потоков, исследуемых вентиляторов показал, что на выходе из воздуховодов в среднем структура воздушных потоков у двухсекционного вентилятора более равномерная по ширине воздуховода, а величины коэффициентов вариации скоростей воздушных потоков, по поперечным участкам ширины решета, в среднем меньше на 74%, чем у вентилятора прототипа.
Аналитически определено, что с увеличением угла открытия жалюзи в пределах от 30 до 90 и уменьшением скорости воздушного потока от 6 до 2 м/с, зерно активнее скользит вниз по лепестку жалюзи, однако при этом возрастает вероятность прохода короткой сбоины под решето. С уменьшением угла открытия жалюзи в пределах от 90 до 30 и увеличением скорости воздушного потока от 3 до 7 м/с, короткая сбоина активнее скользит вверх по лепестку жалюзи и не проходит под решето.
Выявлено взаимодействие перемещаемых в воздушном потоке компонентов мелкого зернового вороха, при опускании их на жалюзи в зоне передней части верхнего решета в зависимости от скорости воздушного потока с изменением длины активно-сепарирующей поверхности от 0 до 500 мм, рациональная длина которого 400-500 мм. Для активного перемещения зерна по лепесткам жалюзи вниз (под решето) в передней части жалюзийного решета, его прохода под решето и выноса короткой сбоины (мелкого вороха) рациональный режим наклонного воздушного потока 6м/с ив 7м/с и угол наклона подвижных лепестков жалюзи на передней активно-сепарирующей поверхности решета а=80-90.
Аналитически определено, что с увеличением угла открытия жалюзи в пределах от 30 до 80 изменяется направление отскока зерна падающего на решето со стрясной доски по траекториям, определяемым скоростью воздушного потока и его направлением. При малом угле открытия жалюзи (а=30) зерно, в основном, имеет направление отскока вверх, при большем (а=80) - вниз (под решето). 9. Выявлено, что с увеличением скорости воздушного потока от 4 до 6 м/с увеличивается длина участка соударения зерна с решетом от 0,062 до 0,247 м, однако при скорости воздушного потока больше 8 м/с, часть зерна со скоростью витания меньше 7 м/с, вынесется за пределы воздушно решетной очистки.
Комбинированное верхнее решето с активно-сепарирующей поверхностью и индивидуальной регулировкой привело к значительному увеличению живого сечения начального участка верхнего решета, а в совокупности с более рациональными параметрами дифференцированного по длине решета скорости воздушного потока обеспечивало интенсивное выделение зерна под решето на начальном участке, и, в соответствии с этим, снижение потерь зерна за воздушно-решетной очисткой.
Экспериментально установлено, что с увеличением длины активно-сепарирующего начального участка верхнего жалюзийного решета от 100 до 500 мм потери зерна за воздушно-решетной очисткой снизились в 2 раза (с 0,93% до 0,47%) и чистота бункерного зерна возросла на 1,5% (с 94,2% до 95,7%).
Сравнительные исследования и лабораторно-полевые испытания подтвердили рост эффективности функционирования воздушно-решетной очистки зерноуборочного комбайна при новом подмножестве частных операций на верхнем решете, с раздельным продуванием участков решет по их длине и повышенной скоростью обдува передней части верхнего решета с активно-сепарирующей поверхностью. Выявлено, что при использовании новых устройств в конструкции воздушно-решетной 135 очистки, потери зерна за ней при равных подачах ниже на 24,5%, чем при использовании серийной технологии очистки, а чистота зерна в бункере выше, чем у прототипа, на 3%.
Ежегодная дополнительная прибыль от использования одного зерноуборочного комбайна на уборке ячменя в период агросрока (150 часов) за счет сокращения потерь зерна, без учета прибыли от улучшения качества обрабатываемой продукции (повышения чистоты зерна в бункере) составила 5682 руб.
