Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 12
1.1 Свойства семенного материала зерновых и мелкосеменных культур 12
1.2 Анализ гшевмосепараторов для послеуборочной обработки семян 13
1.3 Тенденции развития основных рабочих органов гшевмосепараторов 22
1.4 Постановка проблемы и задачи исследования 41
2 Теоретические предпосылки повышения эффективности функционирования пневматического сепаратора семян 44
2.1 Обоснование и расчет основных конструктивных параметров устройства ввода семян в пневмосепарирующий канал 44
2.1.1 Расчет параметров питающего валика 44
2.1.2 Определение амплитуды колебаний конца заслонки универсального питающего устройства 47
2.2 Повышение эффективности функционирования вертикального пневмосепарирующего канала с опорной сеткой 58
2.3 Выводы 65
3 Программа и методика экспериментальных исследований 66
3.1 Программа экспериментальных исследований 66
3.2 Экспериментальные установки, приборы и оборудование 66
3.3 Методика проведения лабораторных исследований и обработки экспериментальных данных 73
4 Экспериментальные исследования пневматического сепаратора семян 84
4.1 Сравнительное исследование работы центробежного и диаметрального вентиляторов в пневмоколонке ОПС-2 84
4.2 Исследование диаметрального вентилятора 87
4.2.1 Оптимизация конструктивных параметров колеса с установленным внутри валом 87
4.2.2 Оптимизация конструктивных параметров корпуса диаметрального вентилятора со сплошной смежной стенкой 91
4.2.3 Оптимизация параметров корпуса диаметрального вентилятора с жалгозийной смежной стенкой и валом внутри колеса 96
4.3 Результаты исследования питающего устройства 102
4.4 Исследование влияния конструктивных и технологических параметров пневмосепарирующего канала на процесс очистки 104
4.4.1 Влияние изменения технологических параметров на качество очистки 104
4.4.2 Исследование влияния разделительной перегородки на качество очистки 105
4.4.3 Влияние угла установки опорной сетки на качество очистки 106
4.4.4 Влияние глубины пневмосепарирующего канала на качество очистки 107
4.5 Исследование рабочего процесса пневмосепарируіощего канала методом планирования эксперимента 108
4.5.1 Исследование рабочего процесса пневмосепарирующего канала при очистке семян злаковых трав 108
4.5.2 Исследование рабочего процесса пневмосепарирующего канала при очистке семян бобовых трав 111
4.5.3 Результаты исследования рабочего процесса пневмосепарирующего канала с опорной сеткой и разделительной перегородкой при очистке семян ячменя 113
4.6 Влияние конструктивных и технологических параметров пылеуловителя на эффективность его функционирования 116
4.6.1 Исследование осадочной камеры с жалгозийной решеткой 116
4.6.2 Исследование осадочной камеры с отражательной перегородкой 118
4.6.3 Сравнительное исследование осадочных камер и ротационного поперечно-поточного пылеуловителя 120
4.7 Выводы 122
5 Испытания опытного образца универсального пневматического сепаратора 124
5.1 Результаты ведомственных испытаний сепаратора 124
5.1.1 Методика проведения испытаний 124
5.1.2 Влияние ротационного поперечно-поточного пылеуловителя на характеристику диаметрального вентилятора 127
5.1.3 Определение эффекта очистки семян ячменя 128
5.1.4 Влияние частоты вращения колеса вентилятора и ротора поперечно-поточного пылеуловителя на аэродинамические и шумовые показатели сепаратора пневматического СП-2У-Р 129
5.1.5 Функционирование ротационного поперечно-поточного пылеуловителя в производственных условиях 134
5.2 Результаты предварительных испытаний экспериментального образца универсального пневматического сепаратора СП-2У-Р 136
5.3 Технико-экономическое обоснование 140
5.4 Выводы 146
Общие выводы 147
Литература 150
Приложения 161
- Тенденции развития основных рабочих органов гшевмосепараторов
- Определение амплитуды колебаний конца заслонки универсального питающего устройства
- Оптимизация конструктивных параметров корпуса диаметрального вентилятора со сплошной смежной стенкой
- Влияние частоты вращения колеса вентилятора и ротора поперечно-поточного пылеуловителя на аэродинамические и шумовые показатели сепаратора пневматического СП-2У-Р
Введение к работе
Важнейшими задачами отечественного сельскохозяйственного производства в современных условиях являются стабилизация плодородия почв, укрепление кормовой базы, ресурсосбережение при рациональном использовании ограниченных материально-технических средств. Реализация этих задач основана на расширении площадей в полевых севооборотах под многолетними травами, эффективном и своевременном проведении послеуборочной обработки, снижении потерь и себестоимости зерна, повышении его семенных и продовольственных качеств. Особое значение в решении этих проблем занимает подготовка , качественных семян. Однако отечественная промышленность не выпускает пневматических сепараторов с достаточной эффективностью функционирования, экономичностью и производительностью. В связи с этим возникла необходимость создания более экономичных и эффективных сепараторов с усовершенствованными п не вмо системам и.
Цель исследования. Целью данной работы является повышение эффективности функционирования пневматического сепаратора семян путем совершенствования его рабочих органов.
Объект исследования. В качестве объектов исследования выбраны физико-механические свойства семян зерновых и зернобобовых культур, злаковых и бобовых трав, технологический процесс и основные рабочие органы пневмосе-паратора - диаметральный вентилятор, универсальное питающее устройство, пневмосепарирующий канал с опорной сеткой, снабженный разделительной перегородкой, пылеулавливающее устройство.
Методика исследований. При проведении экспериментальных исследований использованы стандартные и разработанные нами методики с применением физического и математического моделирования.
Научная новизна. Разработан пневмосепаратор (патент РФ № 2165313), включающий диаметральный вентилятор со сплошной смежной стенкой и дроссельным устройством, расположенным во входном патрубке (патенты РФ
№ 2174626, № 2177565, № 2177565), универсальное питающее устройство (патент № 2193460), пневмосепарирующий канал с опорной сеткой, снабженный разделительной перегородкой (патент РФ № 2192318), материалопроводы для вывода легкой и тяжелой фракций, поперечно-поточный ротационный пылеуловитель и тканевый фильтр.
Разработаны аэродинамические схемы диаметрального вентилятора с большим количеством лопаток и валом внутри колеса, корпусом, выполненным по логарифмической спирали, со сплошной и жалюзийной смежной стенкой.
Разработано универсальное питающее устройство в виде питающего валика, закрытого сверху упругой заслонкой-вибратором. Определены основные конструктивно-кинематические параметры питающего валика, обеспечивающие оптимальные условия ввода семян в пневмосепарирующий канал и требуемую пропускную способность.
Выведена математическая зависимость для расчета амплитуды колебаний заслонки-вибратора при изменении ее длины и степени открытия, угла установки ограничителя и основных конструктивных параметров питающего валика.
Уточнены параметры вертикального пневмосепарирующего канала, установки разделительной перегородки и опорной сетки.
Разработаны два варианта осадочных камер с невысоким аэродинамическим сопротивлением (до 100 Па), определены параметры установки жалюзийной решетки и отражательной перегородки.
Достоверность основных выводов подтверждена результатами экспериментальных исследований и предварительных испытаний опытного образца лневмосепаратора, разработанного при участии автора.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Проведенные исследования позволили создать пневмосепаратор, обладающий высоким качеством выполнения технологического процесса, низким удельным расходом энергии и обеспечивающий на рабочем месте машиниста допустимую концентрацию запыленности воздуха.
10 В процессе теоретических и экспериментальных исследований определены рациональные конструктивно-технологические параметры основных рабочих органов опытного пневмосепаратора СП-2У-Р. Кроме того, результаты научных исследований диаметрального вентилятора и осадочных камер использованы в конструкции пневмоколонки ОПС-2Д, а колеса диаметрального вентилятора - в пневмосепараторе ПС-15.
В ПКБ НИИСХ Северо-Востока выпущено 36 пневмосепараторов СП-2У с использованием диаметрального вентилятора с шестнадцатилопаточ-ным колесом, б пневмосепараторов с использованием диаметрального вентилятора с двадцатичетырехлопаточным колесом, снабженного дроссельным устройством, сплошной смежной стенкой, осадочной камерой с жалюзийной решеткой; 46 пневмосепараторов - с отражательной перегородкой в осадочной камере; 42 пневмосепаратора - с диаметральным вентилятором с жалюзийной смежной стенкой. Пневмосепараторы установлены в хозяйствах Кировской, Пермской, Свердловской, Ярославской, Костромской, Владимирской, Калужской, Нижегородской, Ульяновской областей, республик Татарстан и Марий Эл.
Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Вятской ГСХА (2000...2003 гг.) и НИИСХ Северо-Востока (2000...2003 гг.).
По материалам исследований опубликовано 10 научных статей и получено 6 патентов РФ на изобретения.
На защиту выносятся следующие положения:
общая технологическая и конструктивная схемы пневмосепаратора;
схема и параметры универсального устройства ввода семян в ПСК;
аналитическая зависимость для определения амплитуды колебаний заслонки-вибратора универсального питающего устройства;
параметры вертикального пневмосепарирующего канала с опорной сеткой, снабженного разделительной перегородкой;
аэродинамические схемы диаметрального вентилятора со сплошной и жалюзийной смежной стенкой;
конструктивные параметры осадочных камер;
математические модели функционирования ПСК и осадочных камер пневмосепаратора;
результаты испытаний пневмосепаратора.
Автор считает необходимым отметить, что экспериментальные исследования, изготовление и испытания опытного образца пневмосепаратора СП-2У-Р проведены под руководством доктора технических наук, профессора Л.И.Буркова и при участии сотрудников лаборатории зерно- и семяочиститель-ных машин и проектно-конструкторского бюро НИИСХ Северо-Востока.
Тенденции развития основных рабочих органов гшевмосепараторов
Процесс пневмосепарации мелкосеменных культур предъявляет особые требования к качеству воздушного потока, которое напрямую зависит от конструкции генератора воздушного потока (вентилятора), пневмосепарирующсго канала и устройства ввода зерна.
Необходимые количественные показатели и качественная структура потока воздуха в сепарирующих каналах может быть обеспечена диаметральным вентилятором [59], который создает плоскопараллельный поток воздуха по всей ширине пневмосистемы. Благодаря прямоугольной форме входного и нагнетательного патрубков, он хорошо компонуется с другими элементами пнев-мосистем.
Кроме того, диаметральные вентиляторы развивают нужные значения давления и расходов воздуха при меньших диаметре и частоте вращения колеса, чем центробежные и осевые, что уменьшает габаритные размеры пневмоси-стем.
Недостатки этих вентиляторов: более низкий КПД в сравнении с центробежными и осевыми вентиляторами; высокий уровень шума; большинство схем склонны к помпажным явлениям при работе на сеть с переменным сопротивлением [36].
Аэродинамические схемы разработанных в Кировском сельскохозяйственном институте (Вятской сельскохозяйственной академии) диаметральных вентиляторов и вентустановок приведены на рисунке 1.7, где пунктирными стрелками показано направление движения воздуха [35, 100].
Сычуговым Н.П. [101] предложен направляющий аппарат (рис.1.7,а), устанавливаемый в колесе 1 и состоящий из каплеобразной вставки; предназначен для изменения параметров, характеризующих процесс работы вентилятора. Его недостаток - сложность конструкции, а также низкая надежность, так как колесо вентилятора закреплено консольно.
Диаметральный вентилятор конструкции по а.с. СССР № 901641 [1] отличается тем, что, с целью увеличения давления и расширения диапазона устойчивой работы, смежная с окном стенка патрубка выполнена прямолинейной и направлена по касательной к окружности колеса, проведенной в сечении максимального раскрытия спирального корпуса.
Для повышения аэродинамических качеств вентилятора и снижения уровня шума Жолобовым Н.В. [48] разработана схема диаметрального вентилятора (рис. 1.7, б), у которого на примыкающей к колесу части смежной стенки 4 выполнены жалюзи 8 (а.с. СССР 1314114 [4]).
Бурков А.И. [21] предложил схему вентилятора (рис. 1.7, в), у которого один или несколько поворачиваемых щитков 10, закрепляемых в корпусе или нагнетательном патрубке 5, служат для изменения характера распределения скоростей воздуха на выходе из вентилятора и регулирования режима его работы. Поскольку в ряде случаев вентилятор входным окном присоединяют к подводящему воздуховоду, он снабжается входным патрубком 9.
У вентилятора-аспиратора между боковыми стенками входного патрубка установлена вдоль оси колеса с зазором д относительно его лопаток направляющая перегородка 12 (рис. 1.7, г), которая разделяет входной патрубок на два канала 11 и 13 [5]. При предложенных Плеховым Б.Г. [85] рациональных значениях зазора д и углов Лєхї и Я«2» определяющих положение перегородки относительно входной кромки основания 6 и смежной стенки 4 корпуса, поддерживается постоянное поступление воздуха к каналу 11, независимо от режима работы присоединенной к каналу 13 системы.
В вентиляторе (рис. 1.7, д) на криволинейной части основания б корпуса выполнено окно 15 с закрепленными в нем жалюзи 16. Это позволяет, например, при соответствующей установке вентилятора в пневмосистему зерноочистительной машины через окно выводить очищенное потоком воздуха зерно [3]. Повреждение зерна лопатками колеса предотвращается защитной сеткой 14. Куклиным СМ. показано, что при такой конструкции вентилятора снижаются габариты пневмосистемы [64].
По данным Одинцова Н.И. [2, 73, 104] вентустановка при последовательном прохождении воздуха через проточную часть вентиляторов, соединенных патрубком 17 (рис.1.7,е), применяется в том случае, когда необходимо подавать воздух в сеть (или отсасывать из сети), имеющей большой коэффициент сопро 26 тивления.
Вентустановку при параллельном движении воздуха через проточную часть вентиляторов (рис.1.7,ж) целесообразно применять в системах, требующих подачи (или отсоса) большого количества воздуха в единицу времени [103]. Подача воздуха данной вентустановкой регулируется поворотом Д-образной вставки 18, являющейся составной частью ее корпуса, относительно выходной кромки.
Определение амплитуды колебаний конца заслонки универсального питающего устройства
На этапах вторичной очистки семян зерновых культур и трав при малых удельных нагрузках и скоростях воздушного потока близких к скорости витания основной культуры наиболее эффективен вертикальный пневмосепари-рующий канал (ПСК) с установленной в нем опорной сеткой, которая обеспечивает длительное пребывание тяжелой фракции в зоне сепарации и выравнивает сопротивление движению воздуха по глубине канала.
Движение очищаемого материала поперек канала осуществляется по наклонной воздухопроницаемой решетке (сетке). Это предотвращает вынос в нижнюю часть канала случайно невыделенных легких частиц вместе с тяжелой фракцией и, кроме того, позволяет иметь большую его глубину. Траектории движения легких частиц в верхней части канала остаются такими же, что и в обычном вертикальном ПСК и определяются их начальными параметрами, скоростью витания (коэффициентом парусности) и скоростью воздушного потока. При этом в реальном процессе сепарации в верхней части канала кроме легких частиц примесей находится некоторая часть полноценных семян основной культуры, которая достигает противоположной стенки канала, тормозится о ее поверхность и падает книзу на сетку, а затем вместе с основным потоком выходит из зоны сепарации.
В производственных условиях эффект очистки от легких примесей в таких каналах достигает 50...60%. Дальнейшее повьгшение эффекта очистки за счет увеличения скорости воздушного потока сдерживается из-за увеличения потерь полноценного зерна о отходы.
На основе анализа рабочего процесса ПСК с опорной сеткой нами предложено техническое решение (патент № 2192318) [82], позволяющее уменьшить вынос полноценного зерна в отходы, а при равных потерях - повысить эффект очистки семян от легких примесей.
В зоне сепарации параллельно боковым стенкам установлена разделительная перегородка 3 длиной / на расстоянии h\ от бокового загрузочного окна 2 и с зазором Д относительно опорной сетки 1 (рис.2.10). Разделительная перегородка устанавливается таким образом, чтобы се верхняя кромка (точка Л) не пересекала траекторию движения легких частиц (кривая III), а нижняя кромка (точка В) находилась от опорной сетки на минимальном расстоянии Д, обеспечивающем свободное прохождение очищаемого материала [18,30]. Воздухопроницаемая опорная сетка установлена под углом к горизонту.
Рабочий процесс усовершенствованного ПСК осуществляется следующим образом. Очищаемый материал поступает в канал через загрузочное окно 2, движется по наклонно установленной опорной сетке 1 и продувается воздушным потоком. Частицы легких примесей, имеющие скорость витания меньше скорости витания наиболее легких зерновок основной культуры, выносятся воздушным потоком по круто в о сходя щей кривой III в пылеулавливающее устройство (на рисунке не показано). Тяжелая фракция (траектория I) на начальном участке сетки приподнимается воздушным потоком за счет увеличения скорости воздуха в межзерновом пространстве плотного слоя, а затем по мере его разрыхления снова опускается на сетку и движется по ней к выгрузному окну 4. Частицы средней фракции, имеющие скорость витания несколько выше, чем скорость витания легких зерновок основной культуры, движутся по траектории II. В зависимости от условий ввода, критической скорости частиц и скорости воздушного потока траектория II может иметь различную длину восходящей и нисходящей ветвей. Но в любом случае траектория И пересекается с раздели- тслыюй перегородкой 3. При соударении с перегородкой большинство частиц, находянщхся в верхних слоях, отражаются и уносятся воздушным потоком кверху, а остальная часть средней фракции за счет сил трения тормозится, попадает в аэродинамический след предыдущих зерновок и под действием силы тяжести движется вдоль перегородки книзу на опорную сетку. Затем повторно подвергается воздействию воздушного потока, вновь движется по восходящей траектории до соударения с боковой стенкой ПСК.
Схема пневмосе-парирующего канала с опорной сеткой и траектории движения частиц с различной скоростью витания: 1 - опорная сетка; 2 - загрузочное окно; 3 - разделительная перегородка; 4 -выгрузное окно; I, II, III -траектории движения тяжелой, средней и легкой частиц
Повышение эффекта очистки достигается за счет увеличения скорости воздушного потока в ПСК. При этом потери основного зерна в отходы не увеличиваются благодаря тому, что средняя фракция набегает на разделительную перегородку и уменьшается вероятность выноса полноценных зерновок кверху. Кроме того, при повторной продувке горизонтальная составляющая скорости очищаемого материала минимальная, поэтому и время сепарации во второй части ПСК увеличивается.
Исходя из вышеизложенного следует, что максимальный эффект очистки будет достигаться при оптимальном положении верхней кромки разделительной перегородки, которая сверху ограничивается траекторией III движения легкой фракции, и оптимальной глубине А і первой части ПСК, соответствующей определенной удельной нагрузке.
На наш взгляд, траекторию движения легкой фракции следует рассматривать, как совокупность траекторий отдельных частиц этой фракции, которые взаимодействуют друг с другом, находясь в потоке обрабатываемого материала, и вследствие этого имеют различные начальные условия движения. Для расчета траектории движения отдельной частицы была решена система дифференциальных уравнений численным методом усредненного ускорения [60, 105]:
Оптимизация конструктивных параметров корпуса диаметрального вентилятора со сплошной смежной стенкой
Имеется тесная связь между глубиной Лі канала и высотой / разделительной стенки. Причем с увеличением hi оптимальное значение / возрастает.
На основании проведенного анализа принимаем значение глубины первого участка канала h\ = 2№ мм « 0,7Ъ, что позволяет устанавливать максимальное значение удельной нагрузки =0,69 кг/(с-м) ( i = 1). Оптимальное значение высоты разделительной перегородки при qy0=0,69 кг/(с-м) и /?i =210 мм составит / = 600 мм ( 0,4).
С целью проверки результатов, полученных в ходе планирования эксперимента, проведены однофакторные опыты с оптимальными значениями положения разделительной перегородки (Лі = 210мм, /= 600мм, А = 80мм) и без нее. Экспериментальное значение эффекта очистки семян клевера красного составило 63,0% (при расчетном значении 66,0% по модели (4.7)) со стенкой и 59,0% без нее при одинаковых потерях основной культуры в отходы 1,0%, что свидетельствует о достоверности математической модели и положительном влиянии разделительной перегородки на процесс сепарации. пневмоеепарирующего канала с опорной сеткой и разделительной перегородкой при очистке семян ячменя
После проведения исследования влияния параметров установки разделительной перегородки на эффективность очистки семян трав возникла необходимость их проверки и корректировки при очистке семян зерновых культур. В результате реализации плана эксперимента (табл.3.5 и приложение 6) получена адекватная математическая модель эффекта очистки семян ячменя
Как видно из рисунка 4.26, максимальный эффект Е0 очистки семян ячменя с увеличением удельной нагрузки уменьшается, в то время как оптимальное значение глубины первой части канала остается неизменным h\= 183 мм, а оп-тимальное значение высоты / разделительной перегородки незначительно растет с 520 до 540 мм.
Это указывает на отсутствие влияния удельной нагрузки и глубины первой части ПСК в изучаемых пределах на параметры установки разделительной перегородки. В связи с этим оптимальное значение глубины первой части канала можно принять h\ = 185мм (х2 = 0,5), а высоты разделительной перегородки -/=530мм( 3-0,2). Сравнительными экспериментами установлено, что разделительная перегородка с оптимальными параметрами повышает эффект Е очистки семян яч Таким образом, на очистке зерновых культур при удельной подаче # ==1,74 кг/(с-м) оптимальная глубина первой части канала h\ — 0,6 h и высота разделительной перегородки / — 530 мм. Реальный процесс сепарации семян ячменя, клевера красного и костра безостого в ПСК с разделительной перегородкой и без нее приведен на фотоснимках (рис.4.27). Незначительное влияние разделительной перегородки на эффект очистки семян ячменя (рис.4.27,а) обусловлено аэродинамическими свойствами примесей (щуплая рожь) и основной культуры - их вариационные кривые сильно перекрываются и существенно увеличить скорость воздушного потока при одинаковых допустимых потерях полноценного зерна практически невозможно. Процесс очистки семян клевера красного (рис.4.27,б) характерен тем, что основная масса очищаемого материала движется достаточно плотным слоем по пологой траектории, близкой к горизонтали, ударяется о разделительную перегородку и падает к низу на опорную сетку, где вновь обрабатывается воздушным потоком. Причем во второй части ПСК наиболее легкие семена витают на достаточно большой высоте - практически до верхней кромки разделительной перс-городки, то есть наблюдается предельный воздушный режим. Процесс очистки семян клевера красного в ПСК без перегородки отличается тем, что соударение с боковой стенкой происходит под более острым углом и частицы, находящиеся в верхних слоях после удара, получают большую вертикальную составляющую скорости и некоторые из них выносятся в отходы. По этой причине скорость потока воздуха приходится немного снижать. Визуальные наблюдения за процессом очистки семян костра безостого (рис.4.27,в) показали, что в зоне сепарации витает большое количество полноценных семян из-за их удлиненной формы (площадь миделевого сечения при вращении семени изменяется в широких пределах). Поэтому при установке разделительной перегородки в ПСК значительная доля семян костра безостого после соударения с ней ориентируется длинной осью вдоль вектора скорости воздуха и аэродинамическая сила, действующая на семена, уменьшается. В результате сокращается вынос полноценных семян в отходы, что и обусловливает существенное повышение эффекта очистки при одинаковых потерях за счет увеличения скорости воздушного потока в ПСК. Таким образом, установка разделительной перегородки в вертикальный ПСК с опорной сеткой на расстоянии (0,6..Д7)/г от загрузочного окна и длиной до 0,6 м повышает эффективность его функционирования.
Влияние частоты вращения колеса вентилятора и ротора поперечно-поточного пылеуловителя на аэродинамические и шумовые показатели сепаратора пневматического СП-2У-Р
Сепаратор пневматический СП-2У-Р обеспечивает эффект очистки семян ячменя от легких примесей в режиме первичной очистки ( = 75...85%) при пропускной способности 1,6...2,0 т/ч и потерях полноценного зерна в отходы до 1 %.
Высокая эффективность функционирования сепаратора достигается за счет равномерного поля скоростей воздуха в зоне сепарации (коэффициент вариации скорости воздуха /i = 0,01...0,02), длительного воздействия воздушного потока (глубина ПСК h = 0,30 м) и большой высоты ПСК (Н = 1,2 м).
Ротационный поперечно-поточный пылеуловитель увеличивает произ водительность вентиляторной установки и развиваемые полные давления, сни жает статическое давление в зоне сепарации (при скорости воздуха в ПСК до 4...5 м/с PSU Q) и количество выбрасываемого наружу запыленного воздуха через загрузочное устройство. Частота вращения ПРППУ оказывает существенное влияние на общий Е0 и фракционный Еф эффект очистки отработанного воздуха, потребляемую активную мощность Na и уровень шума L, Общий эффект очистки отработанного воздуха при обработке семян ячменя в режиме первичной очистки с подачей 2 т/ч и ПрППу=\ 100... 1435 мин"1 составил 92...94%. Требуемая степень очистки отработанного воздуха в зависимости от условий функционирования сепаратора может быть обеспечена регулированием частоты пРППу вращения ротора РППУ. Рекомендуемая частота ПРППУ= 1200.., 1400 мин"1. 3. При удалении отработанного воздуха в помещение сепаратор необходимо оборудовать дополнительно тканевым фильтром; при удалении отработанного воздуха за пределы помещения достаточно его очистки только в РППУ. 4. При очистке семян зерновых и зернобобовых культур установленная мощность на привод диаметрального вентилятора должна быть 3 кВт, при очистке семян трав - 2,2 кВт. 5. Так как коэффициент загрузки электродвигателей не превышает 0,46, возможно снижение установочной мощности до 4,65 кВт. 1. Разработаны технологическая и конструктивная схемы пневмосепара-тора (патент РФ №2165313), включающего диаметральный вентилятор с дроссельным устройством, расположенным во входном патрубке (патенты РФ №2174623, №2177565 и №2204057), универсальное питающее устройство (патент РФ №2193460), пневмосепарирующий канал с опорной сеткой, снабженный разделительной перегородкой (патент РФ №2192318), материалопроводы для вывода легкой и тяжелой фракций, поперечно-поточный ротационный пылеуловитель и тканевый фильтр. 2. Создано универсальное питающее устройство в виде питающего валика, закрытого сверху упругой, гибкой заслонкой-вибратором. Определены основные конструктивно-кинематические параметры питающего валика (г] = 0,03 м; гв = 0,05 м; хл = 8; пв = I с"1), при которых обеспечиваются оптимальные условия ввода в ПСК семян различной текучести и требуемая пропускная способность. 3. Выведены аналитические зависимости для расчета амплитуды колебаний заслонки-вибратора в зависимости от длины и степени ее открытия, угла установки ограничителя и основных конструктивных параметров питающего валика. 4. Теоретически и экспериментально определены параметры установки разделительной перегородки, опорной сетки и ПСК: глубина ПСК h = 0,3 м, глубина первой части канала h\ = (0,6...0,7) h; длина разделительной перегородки / = 0,25...0,60 м; расстояние от опорной сетки до разделительной перегородки Д = 0,08 м; угол наклона опорной сетки =30. Процесс функционирования ПСК при очистке семян костра безостого, клевера красного и ячменя описан математическими моделями эффекта очистки и потерь полноценных семян в отходы. Разделяющая перегородка повышает эффект очистки семян костра безостого на 18%, клевера красного - на 4% и ячменя - на 2,6%. 5. Разработаны аэродинамические схемы диаметрального вентилятора с большим количеством лопаток и валом внутри колеса и корпусом, выполненным по логарифмической спирали, со сплошной и жалюзийной смежной стенкой. Оптимальными параметрами колеса диаметром D2 = 0,45 м с установленным внутри валом de = 0,02 м являются количество лопаток z = 24, радиус лопаток Rj, 0,05 м, углы установки лопаток Д = 161, Д =83. Оптимальными параметрами корпуса со сплошной смежной стенкой являются углы кривизны и разворота логарифмической спирали а=75 фтах 155...165, угол установки кромки смежной стенки ркр 15...30; корпуса с жалюзийной смежной стенкой - сг=7б, ртах=- 155...165, ркр= 15...25, угол наклона жалюзи уж = 15...30; количество отверстий жалюзи гж — 2,.Л шт. Вентилятор со сплошной смежной стенкой имеет максимальное значение КПД 43...47%, а с жалюзийной - 40...43%. Оба вентилятора обеспечивают устойчивую работу в широком диапазоне производительности. Уровень шума при работе на нагнетание у вентилятора с жалюзийной смежной стенкой ниже на 2...4 дБА. Установка вала относительным диаметром deIDi = 0,05 во внутрь колеса снижает КПД вентилятора на 1...2% и полное давление Pv на 2...3%. 6. Экспериментально определены параметры установки жалюзийной решетки а = 0, уж- 15...30 и отражательной перегородки / = 0,27 м, S= 0,19 м в осадочных камерах высотой //=0,88 м и длиной L = 0,72 м. Эффект очистки отработанного воздуха от легких примесей описан математическими моделями и составляет соответственно 94...95% и 93...94%, что в сравнении с осадочной камерой пневмоколонки ОПС-2 выше на 35...45%. Наибольшим эффектом очистки обладает ротационный поперечно-поточный пылеуловитель - 95...97%. Гидравлическое сопротивление осадочных камер при и = 8 м/с не превышает 100 Па. Ротационный пылеуловитель при и = до 4...5 м/с создает в ПСК разряжение, но имеет более сложную конструкцию и требует дополнительных затрат на привод. 7. Результаты испытаний пневматического сепаратора показали, что машина устойчиво и качественно выполняет технологический процесс очистки семян различной текучести, проста в обслуживании и эксплуатации, может работать в составе технологической линии или автономно. Эффект очистки от легких примесей семян ячменя составил 82...94% при производительности пневмосепаратора 1,4...2,6 т/ч и потерях полноценного зерна в отходы 1,8... 1,9%, семян лядвенца рогатого - 97...99% при производительности пневмосепаратора 0,67...0,96 т/ч и потерях семян в отходы 1,1...1,7%. Очищенные семена соответствовали 1 классу чистоты. При этом энергоемкость процесса очистки составила соответственно 1,0... 1,9 и 2,1.. .3,9 кВт-ч/т.
