Введение к работе
Актуальность темы. Производство зерна в России в последние годы увеличивается, а парк зерноочистительных машин устарел. 2/3 зерноочистительных агрегатов выведены из эксплуатации. На эксплуатируемых агрегатах выход товарного зерна составляет 50…60% вместо 83…90%. Качество процессов очистки низкое, по статистическим данным только в 7% случаев очищаемое в хозяйствах зерно соответствует базисным кондициям и в 25% ограничительным. Содержание зерна основной культуры в отходах и фураже составляет соответственно 27% и 65% от массы отходов и фуража. Загрузка зерноочистительных агрегатов составляет 30…70% от номинальной производительности. В 1/3 эксплуатируемых зерноочистительных агрегатов 85% триерных блоков не используются по назначению.
Причиной крайне низкого уровня использования зерноочистительных агрегатов является отсутствия средств управления массовыми потоками зерна, без которых исключается возможность настроить решетные сепараторы и триерные блоки на заданный режим работы. Поэтому они используются в состоянии постоянного технологического отказа. Размеры технологических потерь, о которых сказано выше, свидетельствуют о том, что зерноочистительные агрегаты используются за пределами границ экономической эффективности. Поэтому создание средств управления массовыми потоками зерна для зерноочистительных агрегатов является актуальной задачей.
Цель работы. Повышение качества работы зерноочистительных технологий путем совершенствования управления массовыми потоками зерна с использованием авторегулируемых делителей.
Объект исследований. Процесс разделения потока зерновых материалов.
Методика исследований. Поиск эффективного технического решения проводился поэтапно. Исследовались: физико-механические свойства сыпучих материалов, показатели качества разделения падающего потока и расходные характеристики отводов модельных и натурных делителей. Основными факторами при исследовании делителей являлись - подача, вид материала, угол между отводами, угол отклонения клапанов; диаметр клапанов, зазор между клапаном и отводом – масса противовеса, характеристики пружин. Контролировались величина колебаний, диапазон изменения стабилизирующего слоя, расход. Качественные показатели процесса разделения потока зерна определялись статистическими методами.
Научная новизна:
- теоретически обоснованы конструктивно-технологические схемы авторегулируемых делителей с подвижной регулирующей емкостью и пружинной грузовоспринимающей системой, исключающие влияние процессов сводообразования на управляющее воздействие (патент РФ №2341954);
- определены показатели нечувствительности и устойчивости работы делителей, выявлены зоны авторегулирования в зависимости от режимов работы и параметров делителей;
- установлены показатели качества процесса разделения падающих смещенных и несмещенных потоков зерновых материалов при их истечении через отводы незаполненным сечением;
- установлена взаимосвязь зон авторегулирования делителей потока зерна, с подачей и параметрами грузовоспринимающей системы;
- выявлены закономерности изменения расхода и качества разделения потока от угла наклона отводов к горизонту, поворота клапанов и засоренности зерна.
Практическая значимость.
Разработаны модель управления процессом разделения потока зерна, блок-схема поиска эффективных технических решений и этапов их обоснования. Предложена конструктивно-технологическая схема делителей, обеспечивающая: устойчивую зону авторегулирования, исключение негативного влияния сводообразования на процесс, повышение качества разделения потока зерна, технологическую надежность основного оборудования зерноочистительных агрегатов, повышение выхода и качества семенного и товарного зерна.
На защиту выносятся следующие основные научные положения:
- конструктивно-технологическая схема авторегулируемых делителей зерна, исключающая негативное влияние процессов сводообразования на управляющее воздействие;
- модель управления процессом разделения потока зерна в авторегулируемом режиме;
- теоретическое обоснование зон авторегулирования, динамики движения регулирующей емкости, показателей нечувствительности и устойчивости работы делителей;
- блок-схема поиска эффективных конструктивных решений и этапов их обоснования;
- расходные и качественные характеристики работы делителей с противовесной и пружинной грузовоспринимающими системами на зерновых материалах.
Реализация результатов исследований.
Блок делителей внедрен в СХПК «Сосновый Бор» Сосновского района Тамбовской области и в опытном хозяйстве Бийской МИС Алтайского края, проведены государственные испытания в составе технологии, разработанной совместно с ОАО «Воронежсельмаш» и «Новосибирскзернопроект» (протокол №7 (1229) 09). Изготовлена опытная партия из 10-ти делителей, которые отмечены золотой медалью на 14-ой Межрегиональной специализированной с международным участием выставке «АГРОПРОМ» (г. Воронеж, май 2009 г.), ОАО «Воронежсельмаш» заказал ГНУ ВИИТиН разработку делителей на всю номенклатуру зерноочистительного оборудования, включая трехканальный делитель для ПТ – 600 (письмо 15.04.2009 г). Разработан и согласован с ОАО «Воронежсельмаш» паспорт на блок делителей – БДПЗ 00.00.000 ПС, разработана конструкторская документация.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на конференции молодых ученых в ГНУ ВИИТиН (2007 г), на международной научно практической конференции «Перспективные технологии и технические средства в АПК» (МичГАУ – 2007 г), на заседаниях ученого совета ГНУ ВИИТиН – 2007…2009 гг, на 14-ой Межрегиональной специализированной с международным участием выставке (г. Воронеж - 2009 г).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, 1 – в описании патента на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 187 страницах, содержит 45 рисунков, 21 таблицу и 9 приложений. Список использованных источников включает 105 наименований.
