Введение к работе
Актуальность темы. Увеличение сборов зерна, быстрая обработка све-жеубранного зернового вороха любой влажности и засоренности, уменьшение затрат труда и средств на его послеуборочную обработку неразрывно связаны с повышением производительности и эффективности функционирования зерноочистительных машин. Основная нагрузка при послеуборочной обработке ложится на машины предварительной очистки зернового вороха.
Современные зерноочистительные машины предварительной очистки зерна по своим агротехническим показателям не полностью отвечают возрастающим требованиям сельского хозяйства. Из-за несовершенства конструкции их пневматических систем происходит неполная сепарация зернового вороха воздушным потоком и наблюдается повышенная запыленность в местах обслуживания. Усовершенствование пневматических систем зерноочистительных машин затруднено в связи с многообразием культур и способов сепарирования, сложностью и разнообразием процесса взаимодействия частиц сепарируемых материалов с воздушным потоком и рабочими органами.
Кроме этого в настоящее время недостаточно выявлены и научно обоснованы основные направления интенсификации процесса сепарации зерна воздушным потоком, мало используются современные методы численного моделирования технологического процесса работы машин, что связано недостаточным развитием методов обоснования параметров и режимов их функционирования, а также теоретических основ пневмосепарирования.
В связи с этим, исследования, направленные на повышение качества и эффективности работы зерноочистительной машины и оптимизации ее конструктивно-технологических параметров на основе моделирования технологического процесса очистки зерна воздушным потоком, являются актуальными.
Цель работы. Повышение качества очистки зернового вороха машиной предварительной очистки путем совершенствования конструктивно-технологических параметров пневматической системы на основе моделирования технологического процесса очистки.
Объект исследования. Процесс очистки зернового материала воздушным потоком.
Предмет исследования. Зависимости качества разделения зерновой смеси от конструктивно-технологических параметров зерноочистительной машины предварительной очистки.
Методика исследований. В теоретических исследованиях использованы методы механики двухфазных сред «газ - твердые частицы» и методы классической гидромеханики. Экспериментальные исследования выполнены с использованием стандартных и частных методик. Экспериментальные данные обработаны методами математической статистики на ЭВМ.
Научная новизна.
1. Разработана математическая модель функционирования пневматической системы зерноочистительной машины на основе численного решения уравнений динамики двухфазной среды с учетом геометрических параметров и аэродинамических свойств семян;
Разработана математическая модель технологического процесса работы вентилятора зерноочистительной машины с учетом вращения его лопастей, а также возникающих при этом инерционных и гравитационных сил.
Раскрыты взаимосвязи между качественными показателями процесса пневмосепарирования зернового вороха и конструктивно-эксплуатационными параметрами аспирационной системы с учетом характеристик очищаемой культуры;
Новизна технических решений подтверждена решением о выдаче патента на полезную модель (№ 2010115896).
Практическая значимость и реализация результатов исследований. По результатам исследований обоснованы параметры и создан экспериментальный образец машины предварительной очистки зернового вороха, обеспечивающий качественное выполнение технологического процесса.
Машина предварительной очистки зернового вороха с обоснованными конструктивно-технологическими параметрами внедрена в ООО «Уныш» Дюртюлин-ского района Республики Башкортостан. Разработанная модель технологического процесса работы зерноочистительной машины используется в учебном процессе кафедры «Сельскохозяйственные машины» ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ.
Работа выполнена в соответствии научно-исследовательской программой на 2010 - 2013 гг. «Повышение качества выполнения технологических операций на основе совершенствования рабочих органов сельскохозяйственных машин» (Per. № 01.2010.58947) на кафедре «Сельскохозяйственные машины» ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ.
Вклад автора в проведенное исследование. Установлены начальные и граничные условия математической модели работы вентилятора и пневматической системы зерноочистительной машины. Проведена численная реализация модели технологического процесса работы диаметрального вентилятора и пневматической системы зерноочистительной машины. Проведены эксперименты по обоснованию параметров пневматической системы зерноочистительной машины.
Апробация. Результаты работ докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Достижения науки - агропромышленному комплексу» (Челябинская ГАА, г. Челябинск) в 2008...2011 гг., «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Ульяновская ГСХА, г. Ульяновск) в 2010 г., на Всероссийских научно-практических конференциях «Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном комплексе» (Башкирский ГАУ, г. Уфа) в 2008... 2011 гг.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 15 научных работ, в том числе одна в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Общий объем опубликованных работ составляет 4,62 п.л., из них авторских - 2,1 п.л.
Структура и объем работы. Основной материал диссертационной работы представлен на 162 страницы машинописного текста и содержит введение, пять глав, выводы и приложения. Диссертация содержит 30 таблиц, 72 рисунков и иллюстраций, приложений 10. Список использованной литературы включает
120 источников.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
Теоретическое обоснование технологического процесса работы диаметрального вентилятора.
Теоретическое обоснование процесса движения воздушно-зерновой смеси в пневматической системе зерноочистительной машины предварительной очистки зерна.
Конструктивно-технологическое обоснование параметров пневматической системы зерноочистительной машины.
Экспериментальная оценка процесса разделения зерновой смеси под действием воздушного потока.
