Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 11
1.1 Основные физико-механические свойства зернового вороха, как объекта послеуборочной обработки 11
1.2 Классификация и особенности функционирования пневмосистем зерноочистительных машин 14
1.3 Анализ технологий послеуборочной обработки зернового вороха 27
1.4 Анализ процесса работы и конструкций зерноочистительных машин предварительной очистки 29
1.5 Постановка цели и задачи исследования 38
2 Теоретические предпосылки повышения эффективности функционирования зерноочистительной машины 40
2.1 Теоретические исследования и конечно-элементная модель воздушного потока в пневмосепарирующем канале зерноочистительной машины 40
2.2 Моделирование различных схем пневмосепарирующего канала
2.3 Динамическое уравновешивание решетного стана зерноочистительной машины : 58
2.4 Выводы 63
3 Программа и методика экспериментальных исследований 65
3.1 Программа экспериментальных исследований 65
3.2 Экспериментальные установки, приборы и оборудование 65
3.3 Методика проведения лабораторных исследований и обработки экспериментальных данных 70
3.4 Методика исследования воздушного потока в пневмосепарирующем канале зерноочистительной машины 72
3.5 Методика исследования эффективности функционирования наклонного пневмосепарирующего канала машины при различной удельной подаче, засоренности и влажности обрабатываемого зернового материала 78
4 Результаты экспериментальных исследований 82
4.1 Выбор диаметрального вентилятора и его аэродинамическая характеристика 82
4.2 Влияние конструктивных параметров устройства ввода и наклонного пневмосепарирующего канала на качественные показатели работы пневмосистемы
4.2.1 Влияние конструктивных и технологических параметров наклонного пневмосепарирующего канала на процесс очистки 84
4.2.2 Влияние конструктивных параметров устройства ввода и наклонного пневмосепарирующего канала на процесс очистки 90
4.3 Исследование осадочной камеры с отражательной перегородкой.. 98 4.4 Сравнительное исследование работы пневмосепарирующего канала послерешетной аспирации машин МПО-ЗОД и К-523 106
4.5 Исследование эффективности функционирования модели пнев-мосистемы машины предварительной очистки зерна при различной удельной подаче, засоренности и влажности зернового материала 109
4.6 Выводы 111
5 Испытания машины предварительной очистки зерна мпо-зод 113
5.1 Техническая характеристика машины предварительной очистки зерна МПО-ЗОД 113
5.2 Ведомственные испытания машины предварительной очистки зерна МПО-ЗОД
5.2.1 Программа и методика ведомственных испытаний 117
5.2.2 Исследование процесса работы пневмосистемы машины предварительной очистки зерна МПО-ЗОД
5.3 Предварительные испытания машины МПО-3 ОД 126
5.4 Государственные приемочные испытания машины МПО-ЗОД 129
5.5 Технико-экономическое обоснование 134
5.6 Выводы 140
Основные выводы 141
Литература
- Классификация и особенности функционирования пневмосистем зерноочистительных машин
- Моделирование различных схем пневмосепарирующего канала
- Методика проведения лабораторных исследований и обработки экспериментальных данных
- Влияние конструктивных параметров устройства ввода и наклонного пневмосепарирующего канала на качественные показатели работы пневмосистемы
Введение к работе
з
Актуальность темы. Наиболее полное удовлетворение потребностей в продовольствии и улучшении структуры питания населения за счет продуктов растениеводства и животноводства возможно при производстве необходимого количества зерна Поэтому в работе агропромышленного комплекса России одной из важнейших задач является производство зерна семенного, продовольственного и фуражного назначения Обеспечение сохранности собираемого урожая и доведение его до товарной продукции зависит, главным образом, от уровня механизации послеуборочной обработки и хранения зерна Своевременная и качественная обработка зернового вороха оказывает существенное влияние на трудоемкость последующих операций (сушка, первичная и вторичная очистка) и качество получаемых зерна и семян
Технология предварительной обрабогки зернового вороха предусматривает, как правило, выделение крупных, легких и мелких примесей с целью обеспечения благоприятных условий при выполнении последующих технологических операций послеуборочной обработки зерна и главным образом его сушки
На основании проведенного анализа технологий послеуборочной обработки зерна и технических средств, с помощью которых они осуществляются, можно заключить, что наиболее актуальным для исследования является послеуборочная обработка вороха на стадии его предварительной очистки при помощи зерноочистительной машины с решетной частью и пневмосистемой, содержащей питающее устройство, пневмосепарирующие каналы дорешетной и послерешетной сепарации, первую и вторую осадочные камеры и диаметральный вентилятор, причем диаметральный вентилятор установлен в верхней части второй осадочной камеры При таком конструктивном исполнении зерноочистительной машины снижается общая и удельная металлоемкость и энергоемкость пневмосистемы, повышается качество очистки зерна, а также производительность всей технологической линии
Поэтому повышение эффективности функционирования машины предварительной очистки зерна является актуальной задачей
Цель исследования Целью исследования является повышение эффективности функционирования машины предварительной очистки зерна путем совершенствования рабочих органов
Объект исследования В качестве объектов исследования выбра-
ны технологический процесс, устройство ввода зернового материала и наклонный пневмосепарирующий канал, осадочная камера с отражательной перегородкой, а также экспериментальный и опытный образцы машины предварительной очистки зерна
Научная новизна Разработанная зерноочистительная машина содержит наклонный пневмосепарирующий канал первичной очистки, осадочную камеру, пневмосепарирующий канал вторичной очистки, диаметральный вентилятор, устройства для ввода зернового материала, инерционный жалюзийно-противоточный пылеуловитель (патенты РФ № 2299098, № 2319534) и решетный стан
Проведено теоретическое обоснование движения воздушного потока в наклонном пневмосепарирующем канале, построены поля скоростей и определены основные параметры канала
Получены математические модели функционирования наклонного пневмосепарирующего канала и осадочной камеры с отражательной перегородкой и определены их оптимальные конструктивно-технологические параметры
Практическая ценность и реализация результатов исследований Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили усовершенствовать работу машины предварительной очистки зерна, обладающую высокими показателями качества выполнения технологического процесса
По результатам исследований разработана конструкторская и техническая документация, изготовлен и испытан на МИС опытный образец машины предварительной очистки зерна МПО-ЗОД, который установлен в технологическую линию зерноочистительного агрегата ЗАВ-25 в СХПК имени Кирова Оричевского района Кировской области Годовой экономический эффект от использования машины МПО-ЗОД составил 96100 рублей
Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Вятской ГСХА и ГУ ЗНИИСХ Северо-Востока им НВ Рудницкого (2004 2008 гг)
По материалам исследований опубликовано 7 научных работ, в том числе работа в издании, рекомендованном ВАК и получено 2 патента РФ на изобретение
На защиту выносятся следующие положения
- технологическая и конструктивная схемы машины предвари-
тельной очистки зерна,
математическая модель движения воздушного потока в наклонном пневмосепарирующем канале,
математические модели функционирования и оптимальные конструктивно-технологические параметры наклонного пневмосепа-рирующего канала и осадочной камеры пневмосистемы машины предварительной очистки зерна,
- результаты функционирования пневмосистемы и опытного об
разца машины предварительной очистки зерна МПО-ЗОД
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных: выводов, списка использованной литературы и приложений Работа содержит 179 страниц, 12 приложений, 61 рисунок и 12 таблиц Список литературы включает 113 наименований
Классификация и особенности функционирования пневмосистем зерноочистительных машин
Пневмосистемы с одним пневмосепарирующим каналом чаще всего применяют в машинах предварительной и первичной очистки, а с двумя каналами - в машинах вторичной очистки. Иногда машины предварительной и первичной очистки большой производительности имеют несколько каналов, работающих параллельно. При этом уменьшается удельная нагрузка на один канал.
По способу подвода воздуха в пневмосепарирующие каналы различают пневмосистемы с всасывающим, нагнетательно-всасывающим и нагнетательным воздушным потоком [13, 69, 76]. Наиболее широкое применение получили пневмосистемы с всасывающим воздушным потоком, так как они меньше пылят и лучше очищают материал вследствие более длительного воздействия воздушного потока на очищаемый материал и стабильной подачи воздуха в зону сепарации.
Основным недостатком пневмосистем с нагнетательным потоком является выброс части воздушного потока через негерметичные соединения, что повышает уровень запыленности воздуха в помещении, где работают машины. Кроме того, в данных пневмосистемах при малом числе лопаток колеса вентилятора наблюдается недостаточная равномерность и пульсация воздушного потока.
Более полно использовать энергию воздушного потока удается в пневмосистемах с нагнетательно-всасывающим потоком. Кроме того, наличие нагнетательного и всасывающего вентиляторов позволяет устранить подсосы и выбросы воздуха в зоне сепарации, что повышает равномерность воздушного потока и улучшает качество очистки. Но данные пневмосистемы являются громоздкими и металлоемкими.
По типу источника воздушного потока различают пневмосистемы с осевыми, радиальными (центробежными), диаметральными вентиляторами и централизованной воздухораспределительной системой (ЦВС). Наибольшее распространение в пневмосистемах получили радиальные и диаметральные вентиляторы [18, 96, 107].
В осевых вентиляторах воздушный поток не меняет своего направления движения. Данные вентиляторы имеют высокую производительность, но создаваемые ими воздушные потоки имеют низкое давление. Осевые вентиляторы плохо вписываются в систему.
В радиальных вентиляторах воздушный поток поворачивается на угол 90 за время движения в нем. Данные вентиляторы в зависимости от максимального развиваемого давления воздуха и подачи воздуха делятся на вентиляторы низкого, среднего и высокого давления. В пневмосистемах зерноочистительных машин применяются в основном вентиляторы низкого (до 1 кПа) и среднего (до 3 кПа) давления. Эти вентиляторы обладают высоким коэффициентом полезного действия (/7тах=0,7...0,75) и большим диапазоном создаваемой скорости воздуха [18, 31, 50].
В настоящее время в пневмосистемах зерноочистительных машин значительное применение получили диаметральные вентиляторы, разработчиками которых являются ученые: Турбин Б.Г., Сычугов Н.П., Бурков А.И., Ветров Е.Ф., Жолобов Н.В., Коровкин А.Г., Плехов Б.Г., Рощин О.П. и другие [3, 4, 37, 61, 96, 98, 107]. Воздушный поток дважды проходит через межлопаточные каналы рабочего колеса диаметрального вентилятора и в процессе своей работы создается равномерный плоскопараллельный поток по всей ширине пневмосистемы, что является одним из определяющих факторов, влияющих на эффективность сепарации материала. Благодаря прямоугольной форме входного и нагнетательного патрубков, данные вентиляторы хорошо компонуются с другими элементами пневмосистем. Кроме того, диаметральные вентиляторы развивают потребные значения давления Pv и расходов О воздуха при меньших диаметре и частоте вращения колеса, чем цен тробежные и осевые. Поэтому использование диаметральных вентиляторов уменьшает габаритные размеры пневмосистем. Недостатками данных вентиляторов являются сравнительно низкое значение коэффициента полезного действия 07„;ах=0,З...О,4) и высокий уровень шума [13, 18].
Центральные воздухораспределительные системы (ЦВС) применяются на крупных промышленных предприятиях. Источником воздушного потока в данных системах являются радиальные или диаметральные вентиляторы. К недостаткам ЦВС относятся зависимость регулирования скорости воздушных потоков в пневмосистемах отдельных машин, так как изменение скоростного режима в одной зерноочистительной машине приводит к изменению скорости воздуха в другой и высокие потери полного давления воздушного потока на преодоление местных сопротивлений фасонных частей воздуховодов и распределительных устройств.
По направлению воздушного потока в пневмосепарирующих каналах и камерах пневмосистемы зерноочистительных машин бывают с вертикальным, наклонным, горизонтальным воздушными потоками и системой противотока.
Сравнительная оценка работы вертикальных, наклонных и горизонтальных потоков показывает, что эффективность пневмосепарации зависит от удельной нагрузки на канал и способа ввода зернового материала [13, 18, 30, 69]. В пневмосистемах зерноочистительных машин наибольшее распространение получили наклонные и вертикальные каналы прямоугольного сечения. Вертикальные каналы обеспечивают более высокое качество очистки при малых подачах зерна, с увеличением же подачи эффективность их работы падает. Это связано с большим числом столкновений частиц, многократно движущихся вверх и вниз, особенно при повышенных подачах материала. В то же время в вертикальных каналах воздушный поток оказывает более продолжительное воздействие на частицы, которые имеют возможность занимать разные положения, что повышает надежность технологического процесса (четкость сепарирования).
Моделирование различных схем пневмосепарирующего канала
В большинстве прикладных задач аналитическое решение затрудняется учетом разнообразных граничных условий, накладываемых на движение потока, и наличием дисперсных частиц, которые создают сопротивление движению воздуха. Поэтому выбор метода решения инженерных задач о движении воздушной среды в технических устройствах является актуальным и необходимым для получения расчетных соотношений [104].
Необходимость проведения исследований воздушного потока в пневмосепарирующем канале обусловлена построением математической модели течения воздушного потока в канале при дальнейшей оптимизации его конструктивно-технологических параметров. Результатом будет являться выравнивание поля скоростей воздушного потока на выходе из пневмосепарирую-щего канала. Поэтому на первом этапе проводилось математическое моделирование потока в канале [104].
Для качественного анализа движения воздушного потока в пневмосепарирующем канале проведено исследование движения потенциального потока воздуха с помощью конечно-элементной модели.
На рисунке 2.1 изображено поперечное сечение пневмосепарирующего канала в масштабе, которое разбивается на конечные элементы-треугольники.
В методе конечных элементов матричное уравнение для всей области формируется из матриц отдельных элементов, которые выражаются как функции узловых неизвестных. Последующий учет главных граничных условий приводит к изменениям общей матрицы. Аналогично величины, заданные в узлах элемента, образуют вектор обобщенной узловой нагрузки, раз 41 решают полученную систему уравнений и определяют значения искомой функции в узлах. Схема загрузочного устройства и пневмосепарирующего канала со схемой разбиения их на элементы: 1 - разравнивающий шнек; 2 - заслонка; 3 - пневмосепарирующий канал
Таким образом, основными этапами применения метода являются следующие [86, 92]: - дискретизация задачи, то есть представление области в виде совокупности конечных элементов, взаимосвязанных в узловых точках; - получение матриц элементов; - построение общей матрицы для всей области и вектора нагрузки; - наложение граничных условий; - решение системы уравнений; - расчет любой другой функции, зависящей от узловых неизвестных. Первый этап конечно-элементной процедуры состоит в разбиении области потока на ряд элементов. Затем каждый элемент рассматривается отдельно, и его свойства выводятся путем применения формулы метода Галер-кина после выбора аппроксимирующих функций. Эти аппроксимирующие функции должны удовлетворять условиям допустимости и полноты для рассматриваемой задачи. Допустимость предполагает непрерывность искомой функции и ее производных между элементами, обеспечивающую корректность определения неизвестных в рамках вариационной формулировки. Условия полноты аппроксимирующих функций должны обеспечить стремление к постоянным производным при уменьшении размеров элемента [42, 59].
После разбиения области на элементы характерные точки на границах элементов перенумеровывают и называют узлами. Узлы выбирают в углах конечных элементов (рис.2.1), при этом таблица связности элементов имеет ниже приведенный вид.
На втором этапе метода конечных элементов проводится аппроксимация неизвестной функции и базисными функциями фі: и = ф = {ф}т{и}п, i=l где / - номер узла в местной системе; для треугольного элемента с тремя узлами S=3; W" = щ u2 (2.1) щ {ф}т=(фьф2,ф3). (2.2) Введем соответствующие матрицы конечных элементов для гармонического уравнения Лапласа где /z ,/ - коэффициенты фильтрации, которые могут быть различными в разных направлениях с граничными условиями обоих типов: 1) и-и на \; 2) = » на 9w 3w Чп пх х " " пу у "Э,, где апх,апу - направляющие косинусы нормали к S2 Если выбранная аппроксимирующая функция удовлетворяет условию 5м = О на S\, где S\ может быть частью внешней границы области А, то воспользовавшись вариационной формулировкой метода где ai=xk-xj; bj=yj-yk; 2А = Xjyk -xkyj при /=1, 2, 3; j=2, 3, 1; k=3, 1,2; 2Л = Ъ\а2 - 62ai, причем А - площадь элемента.
Если коэффициенты фильтрации hx,hy различны (при наличии жалюзи и сеток) и местные оси координат (х,у) не совпадают по направлению с глобальными осями координат, то матрицу коэффициентов влияния [Ке] можно вычислить в местной системе координат, а затем объединить с матрицами других элементов при сборке глобальной матрицы [К]. При этом, кроме ко 47 ординат узлов элемента и коэффициентов hx,hy для таких элементов необходимо задать угол поворота локальных осей координат.
Правая часть равенства (2.12) существует только на части S2 границы области. Предположим, что величина qn постоянна, например, на стороне 2-3 (рис.2.2). Связь между координатами (т,л) и (х,у) такова
Это алгебраическое уравнение связывает узловые значения искомой функции через матрицу коэффициентов влияния с потоком воздуха на границе области.
На третьем этапе конечно-элементной процедуры производят объединение матриц коэффициентов влияния [Ке] для всей исследуемой области в матрицу [К]. Размер этой матрицы определяется числом узловых неизвестных для всей области. Для области из трех элементов, показанной на рисунке 2.1, Матрица [К] будет иметь размер 5x5.
Формирование ее проводят с помощью матрицы индексов (табл.2.1). Организуется цикл по элементам (по строкам матрицы индексов), содержимое ячейки Kfm каждого элемента добавления в ячейку Кц глобальной матрицы коэффициентов влияния, причем номера і J берутся из строки матрицы индексов, п,т - это локальные номера того же элемента
Методика проведения лабораторных исследований и обработки экспериментальных данных
В соответствии с задачами исследований разработана программа экспериментальных изысканий: - исследовать влияние конструктивных параметров устройства ввода зернового материала и наклонного пневмосепарирующего канала на качественные показатели работы пневмосистемы машины предварительной очистки зерна и определить оптимальные значения данных параметров; - исследовать эффективность функционирования наклонного пневмосепарирующего канала машины предварительной очистки зерна при различной подаче, засоренности и влажности обрабатываемого зернового материала; - исследовать процесс работы осадочной камеры с отражательной перегородкой и оптимизировать ее размеры и расположение; - исследовать структуру воздушного потока в пневмосепарирующем канале машины предварительной очистки зерна; - провести испытания и оценить эффективность работы опытного образца машины предварительной очистки зерна.
Для исследования машины предварительной очистки зерна изготовлена экспериментальная установка (Приложение А), включающая разомкнутую пневмосистему и двухъярусный решетный стан. Общий вид и технологическая схема экспериментальной установки приведены на рисунках 3.1 и 3.2. Модель пневмосистемы имеет ширину В = 0,3 м и натуральные размеры в продольно-вертикальной плоскости. Диаметр колеса вентилятора составляет D = 0,35 м, частота его вращения п = 800 мин"1. Для очистки обработанного воздуха экспериментальная установка снабжена инерционным жалюзийно-противоточным пылеуловителем.
Рабочий процесс экспериментальной установки машины предварительной очистки зернового вороха происходит следующим образом.
Зерновая смесь по зернопроводу поступает в бункер-питатель 2, равномерно распределяется разравнивающим шнеком 3 по ширине машины и подается в первый пневмосепарирующий канал 5, где воздушным потоком из зерновой смеси удаляются легкие примеси (полова, частицы соломы, семена сорных растений, пыль и т.д.). После очистки в первом пневмосепарирую-щем канале материал попадает на верхнее решето 8 решетного стана 7. Верхнее решето отделяет крупные примеси, которые идут сходом и лотком 12 выводятся за пределы машины, а очищенное зерно поступает на нижнее решето 9, которое отделяет мелкие примеси, отличающиеся по ширине и толщине (семена сорняков, щуплые, дробленые семена основной культуры и зерновой примеси и др.). Очистка верхнего решета осуществляется скребковым транспортером, а нижнего - щетками, установленными в щеточной тележке. Проход сквозь нижнее решето сходит по днищу решетного стана и через лоток 11 выводится из машины, а зерно, идущее сходом, поступает во второй пневмосепарирующий канал 14, где завершается процесс очистки зерна. Воздушный поток с легкими примесями из первого пневмосепарирующего кана 67 ла попадает в первую пылеосадочную камеру 23, а из второго канала - во вторую осадочную камеру 17. Осевшие в камерах примеси шнеками 24 и 15 выводятся за пределы машины, а очищенный воздух проходит через межлопаточные каналы диаметрального вентилятора 19 и удаляется наружу. 24 23 22 21 12 13 14 — поток очищаемого материала; — - - крупные примеси;—-г - мелкие примеси; — воздушный поток с легкими примесями; У воздушный поток с пылью; —e-s» - воздушный поток без примесей; —п— =- легкие примеси; —о- - - фракция очищенного; = - очищенное зерно после обработки во втором пневмосепарирующем канале; - пыль
Технологическая схема экспериментальной установки: 1 - отражательная перегородка; 2 - бункер-питатель; 3 - разравнивающий шнек; 4 - регулировочная заслонка; 5 - первый пневмосепарирующий канал; 6 - скребковый транспортер; 7 - решетный стан; 8 — верхнее решето; 9 — нижнее решето; 10 — щеточная тележка; 11, 12 — отводящие лотки; 13 - качающаяся заслонка с противовесами; 14 - второй пневмосепарирующий канал; 15, 24 - шнеки вывода материала из пылеосадочных камер; 16 - делительная перегородка; 17, 23 - вторая и первая пылеосадочные камеры; 18 — жалюзийная решетка; 19 — диаметральный вентилятор; 20 - выходной патрубок; 21, 22 - регулировочные заслонки Пневмосистема отличается тем, что в ней применено устройство, представляющее собой инерционно-жалюзийный противоточный пылеуловитель, образованный жалюзийной решеткой 18, делительной перегородкой 16 второй осадочной камеры 17 и встроенный диаметральный вентилятор 19. Так как вентилятор размещен на выходе из пневмосистемы, запыленный воздух из первого пневмосепарирующего канала последовательно проходит обе осадочные камеры, что уменьшает запыленность удаляемого в атмосферу воздуха.
Влияние конструктивных параметров устройства ввода и наклонного пневмосепарирующего канала на качественные показатели работы пневмосистемы
Необходимые количественные показатели и качественная структура потока воздуха в пневмосепарирующих каналах может быть обеспечена диаметральным вентилятором, который создает плоскопараллельный поток воздуха по всей ширине пневмосистемы. Благодаря прямоугольной форме входного и нагнетательного патрубков, он хорошо компонуется с другими элементами пневмосистемы.
Кроме того, диаметральные вентиляторы развивают потребные значения давления Pv и расходов Q воздуха при меньших диаметре и частоте вращения колеса, чем центробежные и осевые. Поэтому использование диаметральных вентиляторов уменьшает габаритные размеры пневмосистем [96, 97].
Пневмосистема машины предварительной очистки состоит из двух каналов до- и послерешетной аспирации, осадочной камеры и инерционно-жалюзийного противоточного пылеуловителя, образованного жалюзийнои решеткой 18, делительной перегородкой 16 второй осадочной камеры 17 и встроенного диаметрального вентилятора 19 (рис.3.2).
В пневмосистеме машины предварительной очистки за прототип принят диаметральный вентилятор (патенты РФ №2174626, №2177565, №2177565).
С целью уменьшения габаритных размеров пылеуловителя оптимизировано рабочее колесо со следующими параметрами: наружный диаметр Д =0,35 м; число цилиндрических лопаток Z=24; радиус лопаток Д7=0,039м; углы установки лопаток $=83, Д=161. Кроме того, колесо снабжено сквозным валом диаметром с/в=0,03м.
Корпус вентилятора выполнен с параметрами логарифмической спирали а =75, (ртах=\65, кромка сплошной смежной стенки установлена под уг 83 лом к максимальному радиусу спирали ркр=30, зазоры между колесом и кромками корпуса и смежной стенки Ai=A2=0,01 м.
Аэродинамическая характеристика диаметрального вентилятора с оптимизированными параметрами колеса
Вентилятор машины предварительной очистки работает со всасывающим воздушным потоком (выходной патрубок соединен с атмосферой, а входной - с ПСК и осадочной камерой). Испытания диаметрального вентилятора показали следующее результаты (рис.4.1). Вентилятор машины предварительной очистки работает устойчиво на всех режимах, имеет максимальный КПД 39%, при частоте вращения колеса 800 мин"1 развивает в рабочей зоне полное давление Pv=500 Па, расходы воз 84 духа Q=0,2...1,0 м /с, что обеспечивает высокие рабочие скорости воздуха в пневмосепарирующих каналах.
Уровень шума L при изменении производительности вентилятора колеблется в пределах 82,9...83,4 дБ. Наибольшие значения L наблюдаются в области меньших О, а наименьшие - в области, близкой к максимальным значениям КПД.
Таким образом, оптимизированный диаметральный вентилятор для пневмосистемы машины предварительной очистки обеспечивает стабильную подачу воздуха в пневмосепарирующие каналы во всем рабочем диапазоне скоростей, имеет достаточно высокий КПД и развивает необходимые для технологического процесса давления и расходы воздуха.
В настоящее время при создании высокопроизводительных машин предварительной обработки зернового вороха в нашей стране и за рубежом отдают предпочтение пневмосепарирующим каналам с наклонным воздушным потоком и прямоугольной формой поперечного сечения, как наиболее полно отвечающим технологическим и конструктивным требованиям [13, 18, 30, 69].
На первом этапе исследований при помощи однофакторных экспериментов было определено влияние параметров наклонного пневмосепарирующего канала на качественные показатели работы пневмосистемы зерноочистительной машины. Исследования проводили на экспериментальной установке (рис.3.1) при постоянных конструктивных параметрах пневмосистемы (/z=0,15 м) и удельной нагрузке на канал q = 8,3 кг/с-м.
Из конструктивных параметров по данным ряда литературных источников [13, 18, 30] и результатам проведенных однофакторных экспериментов наиболее существенное влияние на эффективность работы пневмосепари рующего канала оказывают его глубина h и высоты Н\ и Н2 верхней и нижней частей (расстояние от места ввода зернового материала до поворота в осадочное устройство и до места входа воздуха в канал).
Эксперименты проводились при постоянных потерях П3 полноценного зерна в отходы, не превышающих 0,05%. Расход воздуха регулировали при помощи заслонки 22 (рис.3.2).
На первом этапе исследований при помощи однофакторных экспериментов было изучено влияние на качественные показатели работы пневмоси-стемы высоты Н„ нижней части канала.
Зависимость эффекта очистки Е от высоты Нн нижней части канала при постоянных потерях зерна в отходы 773=0,05% (fi=12; Нв=0,57 м)
Из рисунка 4.2 следует, что при увеличении высоты Н„ нижней части канала от 0,22 до 0,32 м наблюдается рост эффекта очистки Е с 46 до 50%. При дальнейшем увеличении Нн до 0,36 м происходит стабилизация и падение эффекта очистки лишь на 1%. В дальнейшем было изучено влияние на качественные показатели работы пневмосистемы угла наклона /? канала.
Исследование влияния угла наклона /3 пневмосепарирующего канала на эффект очистки показало, что эффект очистки Е существенно возрастает при увеличении угла/? от 62 до 70 с 42 до 51%, затем наступает падение эффекта очистки на 3% при /? = 78 (рис.4.3).
Зависимость эффекта Е очистки от угла наклона /? пневмосепарирующего канала при постоянных потерях зерна в отходы П3 = 0,05% (#„ = 0,32 м;Нв = 0,57 м)
С целью более глубокого изучения процессов пневмосепарирования зернового материала в наклонном пневмосепарирующем канале, а также описания их математическими моделями был принят и реализован план эксперимента Бокса-Бенкина второго порядка для трех факторов. Выбор плана второго порядка обусловлен сложным взаимодействием факторов между собой, а также нелинейным влиянием их на качественные показатели работы пневмосистемы. Факторы, уровни и интервалы их варьирования при исследовании процессов пневмосепарирования зернового материала приведены в таблице 4.1.
Для исследования включены в качестве факторов высота Нв верхней части ПСК, высота Нн его нижней части и угол J3 наклона. В качестве критерия оптимизации был выбран эффект Е очистки зерна. Потери полноценного зерна в отходы поддерживали изменением скорости воздуха при помощи регулировочной заслонки 22 (рис.3.2) на уровне Дз=0,05%. Удельная подача зернового материала в ПСК 7=8,3 кг/(с-м).
