Содержание к диссертации
стр.
Введение 5
Состояние вопроса по повышению эффективности
послеуборочной обработки зерна и задачи исследований 9
Существующие зерноочистительные машины и способы
очистки решет от застрявших в отверстиях зерен 9
Обзор работ по очистки решет от застрявших в отверстиях
зерен 21
Проблемная ситуация и задачи исследования 26
Теоретические исследования очистки решет от застрявших
зерен ударным способом 29
Задачи теоретических исследований 29
Необходимые условия для ударной очистки решет от 30 застрявших зерен
Колебания решет под действием повторяющихся импульсов 34
Исследование изгибной жесткости плоских решет 41
Выводы по главе 46
Методика исследований по выбору параметров ударной 47 очистки решет от застрявших зерен
Задачи экспериментальных исследований 47
Приборы и оборудование для экспериментальных
исследований 49
Методика определения прогиба в средней части решета 51
Методика определения частоты собственных колебаний
плоских решет 54
Методика определения влияния изгибной жесткости решет на
качественные показатели работы зерноочистительных
машин 57
Методика определения влияния частоты возбуждения
решетных станов на колебания рамы зерноочистительных
машин ЗВС-20А агрегата ЗАВ-40 59
Методика модернизации механизма очистки решетных
полотен 61
Методика исследования параметров ударной очистки решет с
круговыми колебаниями на качественные показатели работы
машин 63
Методика определения влияния силы удара на качество 69 очистки решет от застрявших зерен
Обработка результатов экспериментальных исследований 70
Выводы по главе 72
Результаты экспериментальных исследований 73
Влияние нагрузки и способов закрепления краев решета на
прогиб в средней части 73
Исследование частот собственных колебаний плоских решет 78
Влияние начальной нагрузки и закрепления решет на
качественные показатели работы зерноочистительных машин 80
Влияние частоты возбуждения решетных станов на колебания
рамы зерноочистительных машин ЗВС-20А агрегата ЗАВ-40 85
Влияние частоты возбуждения решетных станов и
очистителей решет на колебания рамы зерноочистительной
машины 87
Влияние ударной очистки решет с круговыми колебаниями на
качественные показатели работы зерноочистительной машины 89
Влияние силы удара по решету на качество очистки решет от
застрявших зерен 95
Выводы по главе 97
Рекомендации производству по модернизации и настройке
4
решетных зерноочистительных машин и технико-
экономические показатели результатов исследования 99
Рекомендации производству по модернизации и настройки решетных зерноочистительных машин 99
Расчет экономической эффективности модернизации зерноочистительного агрегата ЗАВ-20 101
Энергетический анализ 105 Выводы по главе 107 Выводы по работе 108 Литература ПО Приложения 127
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Известно, что агроклиматический потенциал Российской федерации в 2 раза ниже европейского и в 3 раза ниже США /153/. Это объясняет высокие энергозатраты на производство сельскохозяйственной продукции и особенно зерновых, которые в 2...3 раза выше, чем в европейских странах /153/. При этом затраты энергии на производство одного центнера зерна в России в 4...5, а затраты труда в 10 раз больше, чем в США /153/. Изношенность основных технических средств не позволяют хозяйствам своевременно и качественно проводить послеуборочную обработку зерна. Поломка, износ деталей привода решетных станов и механизма очистки решет зерноочистительных машин отразилось на том, что после эксплуатации в течение 8... 10 лет они находятся в нерабочем состоянии. С учетом, что в России за 70...90 гг., было введено в эксплуатацию свыше 100 тысяч агрегатов и комплексов, возникла реальная опасность разрушения индустриальной технологии послеуборочной обработки зерна и подработки семян. В результате этого, даже в благоприятные погодные условия, получая высокие урожаи, хозяйства несут большие убытки от значительных потерь зерна при послеуборочной обработке, достигающих 12%, а вложенные средства в производство зерна не покрывают приведенных затрат, т.к. повышенное содержание сорных примесей и влажности, вынуждают сдавать собранный урожай на элеваторы по низким ценам /102/.
Замена физически и морально устаревших зерноочистительных машин новыми может продолжаться многие годы, т.к. возможности отечественных производителей сельскохозяйственной техники ограничены, а у хозяйств отсутствуют средства на покупку новой техники.
Наиболее целесообразным и достаточно эффективным способом сохранения работоспособности существующей зерноочистительной техники является ее модернизация, т.е. замена приводов решетных станов и механизмов очистки решет, как источников повышенных динамических нагрузок и нарушения тех-
нологических параметров сепарации зерна. Кроме того существующие механизмы очистителей решет не в состоянии обеспечить качественную очистку от застрявших в отверстиях зерен как плоскопробивных, так и решет с цилиндрическими перемычками.
Для устранения отмеченных недостатков была выдвинута гипотеза о том, что наиболее эффективным является ударный способ очистки решет от застрявших в них зерен, для которого необходимо установить оптимальные технологические и кинематические параметры
В Курганской государственной сельскохозяйственной академии проводятся исследования по замене традиционных прямолинейных колебаний решетных станов на круговые и определение оптимальных режимов работы решет с цилиндрическими перемычками, которые обладают повышенной ориентирующей способностью /111/.
Круговые колебания решет с цилиндрическими перемычками требуют поиска новых способов очитки от застрявших в их отверстиях зерен. Щеточные и шариковые очистители нецелесообразно использовать из-за возможного нарушения кинематического и технологического режимов, а также низкой эффективности очистки. Поэтому перспективным является ударный способ очистки таких сепарирующих органов. Модернизация зерноочистительных машин, позволит увеличить их производительность, качество очистки зерна и семян, и продлить срок их эксплуатации.
Актуальность выбранного направления подтверждается соответствием данной темы разделу Федеральной программы по научному обеспечению АПК России: "Разработать научные основы развития системы технолого-технического обеспечения сельскохозяйственного производства, создания машин и энергетики нового поколения, формирование эффективного инженерно-технического сервиса в условиях рыночной экономики" и плану НИР Курганской государственной сельскохозяйственной академии им. Т.С. Мальцева, номер государственной регистрации 01.99.00.08793.
7 Цель работы. Повышение эффективности сепарации зерна за счет применения
решет с цилиндрическими перемычками при круговых колебаниях в горизонтальной плоскости и их очистки от застрявших зерен ударным способом. Поставленная цель работы требует решение следующих научных задач:
Разработать расчетную схему и математическую модель для установление параметров процесса ударной очистки решет от застрявших в отверстиях зерен.
Изучить влияние параметров ударной очистки решет на качество работы зерноочистительных машин.
Провести сравнительное испытание качественных показателей работы существующих зерноочистительных машин и модернизированной машины с круговыми колебаниями и ударной очистки решет от застрявших зерен.
Объект исследования. Процесс сепарации зерна с ударной очисткой решет от
застрявших зерен.
Предмет исследования. Закономерности процесса сепарации зерна с ударной
очисткой решет от застрявших зерен.
Научная новизна основных положений, выносимых на защиту.
Разработана расчетная схема и математическая модель для установления параметров процесса ударной очистки решет от застрявших зерен.
Установлена зависимость расклинивания зерен от прогиба решета, его жесткости, частоты собственных колебаний, силы и продолжительности ударного импульса.
Получены экспериментальные результаты качественных показателей работы существующих зерноочистительных и модернизированных машин с круговыми колебаниями решетных станов и ударной очисткой сепарирующих поверхностей от застрявших в них зерен.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработан способ ударной очистки решет с цилиндрическими перемычками от застрявших в отверстиях зерен, совершающих круговые колебания в горизонтальной плоскости, позволяющий на стадиях расчета, конструирования и модернизации ма-
8 шин подобрать оптимальные условия очистки решет и продлить срок службы
существующих зерноочистительных машин.
Разработана техническая документация и осуществлена модернизация механизма очистки решет зерноочистительных машин с прямолинейными и круговыми колебаниями решетных станов в ряде хозяйств АПК Курганской области. Конструкция модернизированной зерноочистительной машины одобрена НТС Межрегионального комитета по сельхозмашиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Уральского региона 28.11.2002 г.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научных конференция Курганской государственной сельскохозяйственной академии (1990...2002 г.г.), Челябинского государственного агроинженерного университета (1991...1998, 2003 г.г.), на региональной научно-практической конференции, посвященной 60-летию образования Курганской области 17... 18 октября 2002 года, на XI международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России - Проблемы развития машинных технологий и технических средств производства сельскохозяйственной продукции» (Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства, Российская Академия сельскохозяйственных наук, г. Москва - 2002 г.) и одобрены научно-техническим советом АПК Курганской области в 2002 году.
Автор работы выражает искреннюю благодарность коллективам Челябинского ордена Трудового Красного Знамени государственного агроинженерного университета, Курганской государственной сельскохозяйственной академии, а также своему научному руководителю - кандидату технических наук, доценту Лапшину Игорю Петровичу, кроме этого заслуженному деятелю науки и техники Российской Федерации, доктору технических наук, профессору, заведующему кафедрой «Эксплуатация и ремонт машинно-тракторного парка» Лапшину Петру Николаевичу и сотрудникам факультета механизации КГСХА за всестороннюю помощь и консультации при выполнении настоящей работы.
