Введение к работе
Актуальность темы. В результате взаимодействия сыпучих материалов с внутренними поверхностями бункерных устройств образуются сводчатые структуры, препятствующие истечению их при разгрузке бункеров. Это усиливается при течении влажных зерновых материалов, что приводит к снижению расхода зерновых и к неравномерному их выходу из выгрузных отверстий бункеров.
По данным различных машиноиспытательных станций России относительная влажность пшеницы и ячменя во время уборки (бункерного зерна) колеблется от 14 до 35% (Западная, Сибирская и Дальневосточная МИС). Высокая влажность зерна при уборке отмечена и в хозяйствах Северо-Кавказского экономического района. Так в 2003 году в условия длительной дождливой погоды почти половина убранного урожая пшеницы и ячменя имела некондиционную влажность, доходящую порой до 25%. Из-за этого значительная часть зерноочистительной техники использовалась и для сушки зерна путем циркуляции его в системе бункеров этих машин.
На устранение сводчатых структур, возникающих в бункерах зерноочистительных агрегатов при выгрузке из них влажных зерновых материалов, затрачивается до 20% рабочего времени смены.
Вопросам истечения сыпучих материалов из бункеров уделяется большое внимание как отечественными, так и зарубежными исследователями. Достаточно полно изучены расходные характеристики различных бункеров, закономерности образования в них динамических сводов, разработаны различные способы их разрушения и предотвращения. Однако всё ещё недостаточно изучены процессы образования статических сводов, течения зерновых материалов повышенной влажности, явления возникновения разрежения в сыпучем материале при разгрузке бункеров, влияние этого разрежения на устойчивость сводов. Нет также данных по ряду важных физико-механических свойств сыпучих материалов. Среди них показатели адгезии влажных зерновых частиц друг к другу и к материалу стенок бункера, углы краевого смачивания, показатели пористости слоя зерновых, характеристики течения воздуха через него и др.
Проектирование бункеров нередко ведется без учета возможности образования в них статически устойчивых сводов, а процесс истечения сыпучих материалов из них рассматриваются исходя из детерминированности его.
Все это свидетельствует об актуальности изучаемого вопроса и необходимости проведения обширных научных работ по повышению эффективности функционирования бункеров для зерновых материалов.
Цель исследования - повышение эффективности процесса выгрузки влажных зерновых материалов из бункеров сельскохозяйственного назначения.
Объект исследования - процесс истечения влажных зерновых материалов из полостей бункерных устройств. \"""'СТ,.*Г'^*"*""'"" '*"*".
Предмет исследования - установление взаимосвязи факторов и их влияния на процесс движения в бункерах зерновых материалов с повышенной влажностью.,
Научная новизна решения задачи состоит:
в уточнении на основе вероятностно-статистической модели сыпучих зерновых материалов закономерностей процесса статического сводообразова-ния в них при истечении из бункеров с учетом действующего разрежения, оптимизации их конструктивных и технологических параметров;
в определении возможности образования разрежения в зерновом материале бункера при его разгрузке и влиянии его на прочность свода, определении показателей смачиваемости зерновых материалов и материалов бункера, показателей пористости зерновых и других физико-механических свойств их;
в описании путей снижения вероятности появления статически устойчивых сводов подачей в зону образования их в бункере воздуха атмосферного или избыточного давления и устранения применением сводоразрушаю-щих устройств с частотой воздействия на зерновой материал, равной или большей частоте образования сводов;
в разработке методов расчета бункеров для влажных зерновых материалов с учётом критерия геометрического подобия модели и натурного образца;
в определении пористости влажных зерновых материалов и степени влияния ее на процессы натекания воздуха в бункер.
На защиту выносятся следующие научные результаты:
уточненная вероятностно-статистическая модель сыпучего тела повышенной влажности;
основные положения теории процесса истечения влажных зерновых материалов из бункеров, в основу которой положена возможность образования разрежения в бункере и закономерность изменения свойств истекающего зерна;
регрессионные модели времени разгрузки зерновых материалов из бункеров и частоты образования в них статически устойчивых сводов и способы снижения этой частоты подачей в зерновой материал бункера воздуха атмосферного давления;
механизм разрушения статически устойчивых сводов в бункерах при их разгрузке устройствами с приводом от энергии истечения зерна;
- методика расчета технологических и конструктивных параметров
бункеров и сводоразрушителей к ним с учетом физико-механических свойств
влажных зерновых материалов.
Практическая значимость работы состоит:
- в дальнейшей разработке теоретических исследований сводообразо-
вания влажных сыпучих тел в бункерах при их разгрузке, с учетом возможно
сти образования разрежения в зерновом материале бункера;
- в разработке практических рекомендаций для конструкторов и эксплуатационников по оптимизации конструктивных и технологических параметров бункеров, позволяющих интенсифицировать процесс разгрузки из них зерновых материалов с повышенной влажностью;
- в разработке способа и технических средств разрушения статически устойчивых сводов в бункерах с влажными зерновыми материалами подачей в них воздуха атмосферного давления и использованием энергии истекающего зерна.
Методы исследований. При выполнении исследований использованы методы математической статистики, теории вероятностей, математического анализа; планирования многофакторного эксперимента, законы теоретической механики, механики сыпучих тел.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научных конференциях АЧГАА (г.Зерноград, 1998-2002гг.), ВНИПТИМЭСХ (г.Зерноград, 1999г.), СГСХА (г. Ставрополь, 1998г.), РГАСХМ (г.Ростов-на-Дону, 2000г.).
Результаты её внедрены на ЗАВ-20 СПК «Майский» Песчанокопского района Ростовской области, используются в учебном процессе АЧГАА.
Публикации. По теме диссертации опубликовано восемь печатных работ. Получен патент №2169456 на изобретение «Устройство для контроля скважности силосной массы в горизонтальных силосных хранилищах».
Объем работ. Диссертация состоит из 5 глав, общих выводов, списка литературы из 192 наименований, в том числе 57 иностранных источников. Работа содержит 154 страницы основного текста, 8 страниц приложений, 32 рисунка, 27 таблиц.
Работа выполнена в Азово-Черноморской агроинженерной академии в соответствии с планами её НИР.
