25

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР

"ІНСТИТУТ МЕХАНІЗАЦІЇ ТА ЕЛЕКРИФІКАЦІЇ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА"

Дослідження процесу сепарації дрібного зерносоломистого вороху та обгрунтування параметрів робочих органів очисток комбайнів

05.05.11 - "Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва"

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Кузьмич Альвіан Ярославович

Глеваха - 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в лабораторії збирання зернових культур та трав на насіння Національного наукового центру "Інститут механізації та електрифікації сільського господарства" Української академії аграрних наук.

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Богуславський Володимир Павлович, Національний науковий центр "Інститут механізації та електрифікації сільського господарства, завідувач лабораторії збирання зернових культур та трав на насіння.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, старший науковий співробітник Котов Борис Іванович, Національний науковий центр "Інститут механізації та електрифікації сільського господарства, завідувач лабораторії механізації післязбиральної обробки зерна

кандидат технічних наук Волошин Микола Іванович, Українська академія аграрних наук, старший науковий співробітник науково-організаційного управління

Провідна установа: Український державний центр з випробування та прогнозування сільськогосподарської техніки Міністерства аграрної політики України.

Захист відбудеться "21" травня 2003 року о 13⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 27.358.01 в ННЦ "ІМЕСГ" за адресою: 08631, Глеваха Київської області Васильківського району, ННЦ "ІМЕСГ".

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці ННЦ "ІМЕСГ" за адресою: 08631, Глеваха Київської області Васильківського району, ННЦ "ІМЕСГ".

Автореферат розісланий "18" квітня 2003 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Адамчук В.В.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми досліджень. Повітряно-решітні очистки зерно-збиральних комбайнів є одними з головних об'єктів, що лімітують продуктивність та обумовлюють показники якості роботи комбайна в цілому. Інтенсифікація процесів обмолоту хлібної маси та сепарації зерна з грубого вороху в комбайнах з підвищеною продуктивністю призводить до збільшення виходу соломистих фракцій на очистку, що спричиняє її перевантаження та зростання втрат зерна.

Аналіз конструкцій сучасних зернозбиральних комбайнів та огляд літературних джерел свідчать, що підвищення пропускної здатності повітряно-решітних очисток переважним чином здійснюється за рахунок збільшення загальної площі сепарації. Проте даний шлях не завжди забезпечує адекватне підвищення ефективності роботи, що вказує на недостатнє вивчення процесу сепарації дрібного зерносоломистого вороху в повітряно-решітних очистках.

Конструкції жалюзі верхніх решіт відрізняються між собою в різних марках комбайнів у значно більших межах, ніж їх кінематичні режими. Різні конструкції гребінок потребують для їх виготовлення дорогого штампового обладнання, а в умовах експлуатації - збільшують номенклатуру запасних частин.

Інколи під час експлуатації комбайнів у сприятливих умовах, господарники свідомо обмежують швидкість руху високопродуктивних машин, обумовлюючи це намаганням зменшити втрати зерна. Однак це призводить не лише до зниження продуктивності комбайна, але часто й до зростання втрат внаслідок значного недовантаження повітряно-решітної очистки.

Тому вдосконалення повітряно-решітної очистки, обґрунтування раціональних параметрів та режимів її роботи є актуальною проблемою і важливим джерелом зменшення затрат на збиранні.

Зв'язок роботи з науковими темами і відповідність паспорту спеціальності. Дисертацію виконано в лабораторії збирання зернових та трав на насіння ННЦ "ІМЕСГ" УААН за темою 02.: "Розробити енерго - та ресурсоощадні технології і комплекси машин для вирощування, збирання, післязбиральної обробки та зберігання урожаю зернових і зернобобових культур, насінників трав, кукурудзи, соняшника, сої" та за проектом 02.01. "Обґрунтувати основні процеси і робочі органи для мобільних та стаціонарних технологій збирання зернових колосових, насінників трав та дрібнонасіннєвих культур" за номером держреєстрації 0197U0004531.

Мета роботи полягає в зменшенні затрат на збиранні зернових культур шляхом визначення та обґрунтування раціональних параметрів і режимів роботи сепаруючих поверхонь очисток зернозбиральних комбайнів.

Основні завдання дослідження полягають в наступному:

Виявити основні закономірності процесу сепарації дрібного зерносоломистого вороху на сепаруючій поверхні жалюзійного типу, запропонувати шляхи його вдосконалення.

Отримати залежності, що описують переміщення матеріалу по сепаруючій поверхні і визначити раціональні кінематичні параметри роботи решета за умови максимальної ефективності сепарації зерна з шару вороху.

Проаналізувати механіко-технологічні передумови оптимізації та теоретично обґрунтувати конструктивно-технологічні параметри сепаруючих поверхонь жалюзійного типу.

Розробити лабораторну установку, провести експериментальні дослідження для визначення залежностей впливу кінематичних та конструктивно-технологічних параметрів на показники якості роботи сепаруючої поверхні. Обґрунтувати оптимальні значення кінематичних та конструктивно-технологічних параметрів сепаруючої поверхні за умови максимальної інтенсивності просіювання зерна по довжині поверхні.

Провести лабораторно-польові дослідження роботи повітряно-решітної очистки з оптимізованими сепаруючими поверхнями на збиранні зернових культур. Визначити оптимальні параметри робочих органів молотарки комбайна за умови забезпечення мінімальних втрат та отримання зерна, за якістю близького до товарного.

Впровадити результати дослідження у виробництво та визначити очікуваний економічний ефект.

Об'єктом дослідження в даній роботі є сепаруючі робочі органи жалюзійного типу, їх кінематичні та конструктивні параметри. Предметом дослідження є технологічний процес сепарації дрібного зерносоломистого вороху в повітряно-решітній очистці зернозбирального комбайна.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження базувались на аналізі взаємодії сепаруючих поверхонь очистки з дрібним зерносоломистим ворохом із використанням законів теоретичної механіки, аеродинаміки, теорії псевдозрідження та вищої математики. Експериментальні дослідження проводили з використанням методики планування факторного експерименту. При вирішенні поставлених завдань застосовано методи диференційного, інтегрального числення, кореляційного та регресійного аналізу. При розв'язанні диференційних рівнянь теоретичної частини дисертації та проведенні статистичного аналізу експериментальних даних використано ПК.

Наукова новизна одержаних результатів:

Отримано залежності граничних значень областей характерних переміщень компонентів вороху по поверхні решета очистки, що враховують дію повітряного потоку і можуть бути використані для обґрунтування кінематичних показників роботи решета.

Одержані рівняння відносного переміщення частинок вороху по робочій поверхні гребінки враховують коливання швидкості повітряного потоку, що проходить крізь решето, та можуть бути використані при обґрунтуванні кінематичного режиму, швидкості повітряного потоку в камері очистки, кута установки гребінок.

сепарація зернозбиральний комбайн очистка

За результатами досліджень, що проведені на експериментальній установці, обчислені математичні моделі величин просіювання зернової та незернової частин вороху по довжині сепаруючої поверхні у вигляді поверхонь відгуку від показника кінематичного режиму та кута напряму коливань, а також швидкості повітряного потоку, кута та кроку установки гребінок.

За результатами лабораторно-польових досліджень одержано математичні моделі другого порядку величини втрат та засмічення бункерного зерна у вигляді поверхонь відгуку від завантаження молотарки, лінійної швидкості бичів барабана та швидкості повітряного потоку в камері очистки.

Практичне значення одержаних результатів. На основі результатів виконаних досліджень розроблена конструкція повітряно-решітної очистки з уніфікованими сепаруючими поверхнями, визначено раціональні параметри її роботи. Використання результатів досліджень забезпечує зменшення рівня втрат за очисткою комбайна на 0,1…0,2 відс., підвищення чистоти бункерного зерна до 98,5…99,0 відсотків. Річний економічний ефект від використання модернізованої повітряно-решітної очистки складає 1122 грн. на один комбайн.

Наукова робота проведена згідно з завданням та на договірній основі між КБ "Південне", ДКТБ ІМЕСГ та ННЦ "ІМЕСГ". В ДКТБ ІМЕСГ освоєно виготовлення та відновлення решіт з уніфікованими сепаруючими поверхнями до зернозбиральних комбайнів "Дон-1500", СК-5М "Нива", КЗС-9 "Славутич", "Сампо-500".

Особистий внесок здобувача. Основні положення та результати дисертаційної роботи отримані самостійно.

Внесок дисертанта у матеріали, що опубліковані в співавторстві, становить 70…75 відсотків. У технічних рішеннях, що викладені в заявці на видачу патенту України на винахід, частка здобувача складає 50 відсотків.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на міжнародній науково-практичній конференції "Випробування, техніка та технології для сільськогосподарського виробництва на рубежі ХХІ сторіччя", 15 жовтня 1998 р. УкрЦВТ; міжнародних науково-технічних конференціях ННЦ "ІМЕСГ" (1999, 2000, 2001 рр.); науковій конференції аспірантів та молодих вчених "Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан та перспективи", 10-11 квітня 2001 р., ВДАУ, Вінниця.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 8 робіт, 4 з яких - в фахових виданнях, затверджених "Переліком…" ВАК України. Технічна новизна підтверджена рішенням Українського інституту промислової власності на видачу патенту України на винахід "Жалюзійне решето" по заявці № 2000010401 від 25.01.2000 р.

Структура та обсяг роботи. Дисертація, основний зміст якої викладено на 135 аркушах машинописного тексту, складається з вступу, п'яти розділів, висновків, бібліографічного списку із 136 найменувань, шести додатків. Загальний обсяг роботи становить 181 аркуш, містить 74 рисунки, 22 таблиці та 46 аркушів додатків.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовується актуальність проблеми, що досліджувалась, визначається наукова новизна та практична цінність отриманих результатів досліджень, подана коротка характеристика роботи.

У першому розділі "Стан питання та завдання дослідження" проведено аналіз конструкцій очисток зернозбиральних комбайнів та науково-дослідних робіт, присвячених процесу сепарації дрібного зерносоломистого вороху. Наведена характеристика основних фізико-механічних властивостей дрібного зерносоломистого вороху як об'єкта обробки в очистці комбайна.

Дослідженнями процесу сепарації дрібного зерносоломистого вороху в повітряно-решітних очистках займались М.Н. Летошнєв, Б.А. Берг, П.М. Василенко, Г.Д. Тресков, А.І. Любимов, В.В. Гортинський, Н.П. Бочков, І.Ф. Василенко, В. Н Тимощенко, Н.І. Косилов, В.Ф. Федоров, Н.І. Клєнін, М.І. Ейгер, С.М. Барашев, Л.В. Шабанова, Н.В. Януков, С.О. Алферов. Ними встановлено основні закономірності здійснення процесу, вплив подачі матеріалу, складу вороху, розмірів решіт, параметрів повітряного потоку на показники якості сепарації.

На основі аналізу літературних джерел встановлено основні недоліки повітряно-решітних очисток, суть яких полягає в низькій продуктивності та якості виконання технологічного процесу, та, як наслідок, підвищенні рівня втрат за зернозбиральним комбайном.

Визначені мета та основні завдання наукового дослідження.

У другому розділі "Теоретичні дослідження процесу сепарації дрібного зерносоломистого вороху" розглянуто особливості проходження процесу сепарації вороху на жалюзійному решеті очистки зернозбирального комбайна.

Шар дрібного зерносоломистого вороху, що знаходиться на сепаруючій поверхні очистки перебуває у стані псевдозрідження. Наявність соломистої решітки перешкоджає повноцінному проходженню процесу псевдозрідження, ускладнюючи сепарацію зернових частинок із шару вороху. Тому необхідно створити такі умови, за яких забезпечуються інтенсивні відносні переміщення частинок дрібного зерносоломистого вороху по поверхні решета та підвищується рухливість елементів соломистої решітки.

Розглянемо переміщення матеріалу, що перебуває на решеті очистки, як відносний рух частинки вороху масою m по поверхні решета (рис.1).

а) б)

Рис.1. Схема сил, що діють на частинку матеріалу, яка рухається по поверхні решета: а - в напрямку сходу з решета; б - в зворотньому напрямку.

На частинку діють наступні сили: G = mМg - вага частинки, P_IH = mМrМщ²Мcos (щМt) - сила інерції; R = mМgМc²/v_кр² - сила дії повітряного потоку; N - нормальна реакція поверхні; F_T = NМtgц - сила тертя.

Розглянемо випадки відносного руху матеріалу по поверхні решета. Переміщення матеріалу в напрямку сходу з решета можливе за умови (рис.1б):

. (1)

Переміщення частинок в напрямі сходу з решета та в зворотному напрямку (рис.1а) можливі за умови:

. (2)

Відрив вороху від поверхні решета можливий при N = 0, тобто:

. (3)

Підставивши у вирази (1), (2) та (3) значення сил, що діють на частинку, та ввівши заміну K = mМщ²/g, після математичних перетворень отримаємо нерівності:

. (4)

. (5)

. (6)

де K₁, K₂, K₃ - показники кінематичного режиму решета, для переміщення, що розглядається; г - напрям дії сили інерції, град; c - швидкість потоку повітря, що проходить крізь решето, м/с; х_КР - швидкість витання частинки вороху, м/с.

Провівши розрахунки та нанісши дані виразів (4), (5) та (6) на координатну сітку отримаємо області характерних режимів переміщення зернової та соломистої частин вороху (рис.2) під впливом інерційного поля коливальних рухів та повітряного потоку.

Рис. 2. Області характерних переміщень зернової а та соломистої б частин вороху по поверхні решета.

При виборі кінематичного режиму роботи верхнього решета необхідно забезпечити інтенсивне переміщення з підкиданням шару соломистої частини вороху для підвищення рухливості елементів просторової соломистої решітки та, по можливості, безвідривний рух зернової фракції. Тобто, необхідно досягти виконання умов:

(7)

де K₁, K₂, K₃ - граничні значення показників кінематичних режимів для зернової частини вороху; Kґ₁, Kґ₂, Kґ₃ - граничні значення показників кінематичних режимів для соломистої частини вороху.

Умовою ефективної роботи нижнього решета є безвідривний рух вороху по поверхні решета, тобто:

(8)

Аналіз залежностей 4, 5 та 6 свідчить, що виконання умов 7 та 8 забезпечується при значенні коефіцієнта кінематичного режиму верхнього решета K = 2,0…2,8, нижнього - K > 1,4 та величині кута нахилу коливань: верхнього решета - г = 20…26?, нижнього - г < 24?.

Аналіз кінематики решітних станів зернозбиральних комбайнів підтверджує, що під час сепарації вороху основних зернових культур величина кута установки гребінок верхнього та нижнього решіт близька або рівна напряму вектора інерційних сил, що спричиняють сепарацію. При цьому проекція робочої поверхні гребінки на загальну площу просіювання решета не впливає, що свідчить про можливість уніфікації сепаруючих поверхонь решіт зернозбиральних комбайнів.

Для визначення раціональних параметрів уніфікованих сепаруючих поверхонь розглянемо рух частинки масою m по робочій поверхні елемента жалюзі (рис. 3).

Рис. 3. Схема сил, що діють на частинку, яка рухається по робочій поверхні елемента жалюзі.

Рівняння відносного руху частинки має вигляд:

. (9)

Для одержання рівняння відносного руху частинки вороху по поверхні гребінки спроектуємо сили, що діють на частинку, на вісь, паралельну робочій поверхні гребінки. Для випадку відносного руху частинки вверх по поверхні гребінки, після проведення необхідних перетворень, отримаємо:

(11)

Для випадку відносного руху частинки вниз по поверхні гребінки отримаємо:

(12)

Сумісне рішення даних рівнянь визначає характер руху частинок по поверхні гребінок, а отже, як наслідок, можливість поділу компонентів вороху сепаруючою поверхнею жалюзійного типу. Рівняння (11) та (12) є нелінійними неоднорідними диференційними рівняннями другого порядку. Для вирішення цих диференційних рівнянь скористаємося чисельним методом Рунге-Кута за допомогою математичного програмного забезпечення MathCad 2000 Professional.

В результаті проведених розрахунків за допомогою ПК отримано залежності середніх значень усталеної швидкості детермінованого руху частинок вороху по робочій поверхні елемента жалюзі від їх аеродинамічних властивостей та кута установки гребінок решета (рис.4), що визначає можливість поділу частинок на жалюзійній сепаруючій поверхні. Умовою ефективної роботи верхнього решета є забезпечення високої ймовірності відносних переміщень зернових частинок вниз по робочій частині елемента жалюзі при незначних допустимих значеннях ймовірності переміщення соломистих частинок. Для нижнього решета є забезпечення високого рівня чистоти зерна, що проходить крізь нього, тобто, підвищеної ймовірності відносних переміщень соломистих частинок вверх по поверхні жалюзі. Отже, як видно з рис. 4, ефективна робота сепаруючих поверхонь жалюзійного типу в очистках зернозбиральних комбайнів забезпечується при значеннях величин кутів нахилу робочих поверхонь гребінок решіт до горизонту: верхнього б = 25…30?; нижнього б = 15…20?. За результатами теоретичних досліджень визначено основні конструктивні параметри уніфікованих сепаруючих поверхонь: крок розміщення жалюзі - 29 мм; довжина робочої частини гребінки - 38 мм; висота зуба гребінки - 21 мм; крок розміщення зубів - 22 мм; довжина повітронапрямного щитка гребінки - 18 мм; кут відгину щитка - 45?.

Рис. 4. Залежності середніх значень усталеної швидкості руху частинок вороху по робочій поверхні елемента жалюзі від аеродинамічних властивостей та кута установки гребінки.

У третьому розділі "Програма та методика експериментальних досліджень" викладено програму експериментальних досліджень, описані лабораторна та лабораторно-польова установки, наведені методики проведення досліджень та оброки результатів експериментів.

З метою перевірки висновків теоретичних розрахунків і обґрунтування кінематичних та конструктивних параметрів сепаруючих поверхонь була спроектована експериментальна лабораторна установка, схема якої подана на рис. 5.

Рис. 5. Конструктивно-технологічна схема експериментальної лабораторної установки.

Об'єктом дослідження є сепаруюча поверхня, утворена рядом зубчастих гребінок 1. Гребінки встановлені в отворах боковин камери очистки 2, та оснащені механізмом регулювання величини відкриття. Отвори в боковинах камери очистки та рейці механізму регулювання розміщені з кроком 6 мм, що дозволяє дискретно змінювати крок установки гребінок.

Регулювання швидкості повітряного потоку та кінематичного режиму сепаруючої поверхні регулювали зміною передавального відношення ланцюгових варіаторів 7 та 9, зміна кута нахилу коливань поверхні забезпечується зміною довжини шатуна 12. Скатна дошка камери очистки виконана складовою з чотирьох частин, що забезпечує збір матеріалу, який пройшов крізь сепаруючу поверхню, в окремі відсіки ємності 16.

Під час проведення досліджень об'єктом обробки був ворох, отриманий з молотарки зернозбирального комбайна з демонтованою очисткою.

Швидкість повітря в камері очистки знаходили за значенням динамічного напору повітряного потоку, який заміряли за допомогою трубки Піто та мікроманометра

Лабораторно-польова установка запропонована як спеціально переобладнаний зернозбиральний комбайн, із експериментальними сепаруючими робочими органами, що дає змогу дослідження роботи очистки в реальних умовах роботи комбайна.

Експериментальні дослідження проводили шляхом планування та постановки факторних експериментів. Обробку результатів експерименту виконували методами математичної статистики за допомогою ПК.

У четвертому розділі "Результати експериментальних досліджень" представлено аналіз статистичної обробки даних факторних експериментів. Дано аналіз взаємозв'язків між досліджуваними факторами. Співставлення результатів теоретичних та експериментальних досліджень показало їх добре сходження.

Перша частина розділу містить аналіз результатів експерименту з визначення залежностей впливу кінематичних параметрів роботи сепаруючої поверхні жалюзійного типу на показники якості сепарації дрібного зерносоломистого вороху. В результаті проведення експерименту, відбору та аналізу проб, обробки матриці вихідних даних отримано рівняння регресії у вигляді поліномів, які адекватно описують вплив досліджуваних факторів на величини просіювання зернової та соломистої частин вороху по довжині сепаруючої поверхні:

(13)

(14)

де Y₁, Y₂ - величини проходу зернової та соломистої частин вороху по довжині сепаруючої поверхні; Х₁ - показник, що характеризує кінематичний режим K роботи поверхні, Х₁ = K/10; Х₂ - показник, що характеризує напрямок коливань поверхні Х₂ = /100; Х₃ - співвідношення відстані від початку l до загальної довжини сепаруючої поверхні L.

Аналіз залежностей (13), (14) свідчить, що максимальна інтенсивність проходу зерна крізь сепаруючу поверхню жалюзійного типу забезпечується при значеннях показника кінематичного режиму K = 2,3…2,4 та кута установки підвісок поверхні = 22…24⁰, що підтверджує результати теоретичних досліджень.

Друга частина розділу присвячена дослідженню залежностей впливу конструктивних параметрів сепаруючої поверхні жалюзійного типу на показники якості сепарації. За результатами факторного експерименту отримано рівняння регресії у вигляді поліномів другого ступеня, що описують вплив величини кута установки б, кроку розміщення t гребінок та швидкості повітряного потоку с в камері очистки на величину проходу зерна та незернових домішок по довжині сепаруючої поверхні.

Рис. 5. Залежності величини проходу зернової а, в та незернової б, г частин вороху від конструктивно-технологічних параметрів сепаруючої поверхні

Аналіз поверхонь відгуку (рис. 5) свідчить, що оптимальними значеннями конструктивно-технологічних параметрів сепаруючої поверхні жалюзійного типу, за умови максимальної інтенсивності та величини проходу зерна та мінімального проходу незернової частини вороху, є значення швидкості повітряного потоку 3,9…4,1 м/с, кроку розміщення гребінок 29…31 мм, кута установки гребінок стосовно умов роботи верхнього решета очистки 30…32⁰, нижнього - 18…20⁰, що підтверджує достовірність результатів теоретичних досліджень.

Третю частину розділу становлять результати лабораторно-польових досліджень впливу параметрів робочих органів зернозбирального комбайна: Х₁ - завантаження молотарки комбайна, Х₂ - лінійної швидкості бичів молотильного барабана, Х₃ - середньої швидкості повітряного потоку над верхнім решетом, на показники якості роботи модернізованої очистки з уніфікованими сепаруючими поверхнями: Y₁ - втрати зерна сходом з верхнього решета очистки, %; Y₂ - засміченість бункерного зерна, %.

Математичні моделі процесу у вигляді поліномів другого ступеня мають вигляд:

(15)

(16)

Аналіз залежностей показав, що найбільший вплив на значення втрат та засміченості зерна, що надходить в бункер комбайна, визначає зміна швидкості повітряного потоку та подачі матеріалу (завантаження молотарки). Результатами лабораторно-польових досліджень встановлено, що втрати зерна за очисткою з уніфікованими сепаруючими поверхнями при збиранні зернових культур на оптимальних режимах роботи комбайна складають 0,35…0,5 відс., чистота бункерного зерна - 98,5…99,5 відсотка.

Оптимальними значеннями параметрів робочих органів комбайна, при яких забезпечується мінімум втрат при допустимих значеннях засміченості бункерного зерна, є значення швидкості повітряного потоку в камері очистки 3,8…3,9 м/с, завантаження молотарки комбайна 10…10,8 кг/с, значення лінійної швидкості бичів барабана 29,6…31,2 м/с.

При збиранні зернових культур у фермерських та приватних господарствах, за відсутності машин для післязбиральної обробки, оптимальними значеннями параметрів робочих органів комбайна, при яких забезпечується мінімальні значення засміченості при допустимому рівні втрат за очисткою, є значення швидкості повітряного потоку в камері очистки 3,8…3,9 м/с, завантаження молотарки комбайна 6,8…8,0 кг/с, значення лінійної швидкості бичів барабана 29,6…31,2 м/с.

Результати експериментальних досліджень свідчать про високу якість виконання технологічного процесу уніфікованими сепаруючими поверхнями очистки, що вказує на доцільність їх використання в конструкціях зернозбиральних комбайнів різноманітних типів.

У п'ятому розділі "Реалізація результатів досліджень" наведені результати виробничих випробувань модернізованої повітряно-решітної очистки зернозбирального комбайна та визначена планова економічна ефективність її використання. Встановлено, що застосування розробок дисертаційної роботи дозволяє знизити собівартість зерна на 0,4…0,8 відс., та отримати додатковий річний прибуток на комбайн 1100 грн. Термін окупності проекту - 1,23 року.

Висновки

В дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що полягає в розробці конструкції та обґрунтуванні параметрів уніфікованих сепаруючих поверхонь очисток зернозбиральних комбайнів. Аналіз конструкцій очисток показав, що вони мають ряд недоліків: недостатню продуктивність, низьку надійність, є одним з головних джерел втрат зерна в комбайні. На основі проведених досліджень та конструкторсько-технологічних робіт сформульовані методи розв'язання даної задачі. Використання запропонованої конструкції дає можливість поліпшити якість сепарації дрібного зерносоломистого вороху, зменшити величину втрат зерна, що забезпечує зменшення приведених витрат на збиранні.

На основі аналізу отриманих залежностей переміщення дрібного зерносоломистого вороху по сепаруючих поверхнях жалюзійного типу встановлено, що ефективна сепарація зернових часток з шару вороху, яка визначається характером його переміщення, забезпечується при значенні коефіцієнта кінематичного режиму верхнього решета в межах K = 2,0…2,8, нижнього - K > 1,4 та величині кута напряму коливань: верхнього решета - г = 20…26?, нижнього - г < 24?.

Під час сепарації вороху основних зернових культур величини кутів установки гребінок верхнього та нижнього решіт близькі або рівні напряму векторів інерційних сил, що спричиняють сепарацію. При цьому проекція робочої поверхні гребінки на загальну площу просіювання решета не впливає, що свідчить про можливість уніфікації сепаруючих поверхонь решіт зернозбиральних комбайнів.

Розв'язання диференційних рівнянь руху частинок вороху по робочій поверхні елемента жалюзі свідчать, що ефективність поділу компонентів вороху сепаруючими поверхнями, яка визначається можливістю переміщення частинок вверх чи вниз по поверхні жалюзі, досягається при значеннях величини кутів установки гребінок: верхнього решета - б_В = 25…30?; нижнього - б_Н = 15…20?.

Теоретично обґрунтовані основні конструктивні параметри уніфікованих сепаруючих поверхонь: крок розміщення жалюзі - 29 мм; довжина робочої частини гребінки - 38 мм; висота зуба гребінки - 21 мм; крок розміщення зубів - 22 мм; довжина повітронапрямного щитка - 18 мм; кут відгину щитка - 45?. Такі параметри забезпечують високу якість поділу матеріалу.

Результати статистичної обробки даних факторного експерименту щодо визначення залежностей впливу кінематичних параметрів роботи сепаруючої поверхні жалюзійного типу на показники якості сепарації підтверджують теоретичні здобутки розділу 2 стосовно переміщення вороху по сепаруючих поверхнях. Максимальна інтенсивність проходу зерна крізь сепаруючу поверхню забезпечується при значеннях показника кінематичного режиму 2,3…2,4 та кута установки підвісок поверхні - 22…24⁰.

Аналіз рівнянь регресії, які описують залежності впливу конструктивно-технологічних параметрів сепаруючої поверхні жалюзійного типу на показники якості сепарації вороху, свідчить, що оптимальними значеннями досліджуваних параметрів за умови максимальної інтенсивності проходу зерна і мінімального значення проходу незернової частини вороху, є значення швидкості повітряного потоку 3,9…4,1 м/с, кроку розміщення гребінок 29…31 мм, кута установки гребінок стосовно умов роботи верхнього решета очистки - 30…32⁰, нижнього - 18…20⁰, що підтверджує достовірність результатів теоретичних досліджень.

За результатами лабораторно-польових досліджень отримано математичні моделі другого ступеня, які адекватно описують вплив параметрів робочих органів комбайна на показники якості роботи модернізованої очистки з уніфікованими сепаруючими поверхнями на рівні довірчої ймовірності 0,95. При збиранні основних зернових культур втрати зерна за очисткою на оптимальних параметрах роботи комбайна складають 0,35…0,5 відс., чистота бункерного зерна - 98,5…99,5 відсотка. Оптимальними значеннями параметрів робочих органів комбайна, при яких забезпечується мінімум втрат при допустимих значеннях засміченості бункерного зерна, є значення швидкості повітряного потоку в камері очистки 3,8…3,9 м/с, завантаження молотарки комбайна 10…10,8 кг/с, значення лінійної швидкості бичів барабана 29,6…31,2 м/с.

Встановлено, що використання модернізованої очистки з уніфікованими сепаруючими поверхнями забезпечує зменшення втрат зерна на 0,1…0,2 відс., дозволяє зменшити приведені витрати на 0,7…1,4 грн. /т.

Результати досліджень передано в ДКТБ ІМЕСГ та КБ "Південне", і можуть бути використані при проектуванні нових зернозбиральних комбайнів та в ремонтному виробництві.

Основні публікації за темою роботи

Кузьмич А.Я. Дослідження процесу сепарації дрібного зерносоломистого вороху в повітряно-решітних очистках // Механізація та електрифікація сільського господарства. Вип.83. - Глеваха, 2000. - С. 196-199.

Богуславський В.П., Кузьмич А.Я. Результати досліджень очисток зернозбиральних комбайнів // Вісник аграрної науки. - 2001. - № 7. - С.44-46. (Особистий внесок - визначення та аналіз експериментальних залежностей впливу режимів роботи очистки з на показники якості сепарації).

Богуславський В.П., Кузьмич А.Я. До питання обґрунтування параметрів уніфікованих сепаруючих поверхонь очисток зернозбиральних комбайнів // Вісник Львівського державного аграрного університету: Агроінженерні дослідження. - №5 - 2001. - С.74-79. (Особистий внесок - аналіз руху частинок вороху по поверхні гребінок та обґрунтування конструктивно-технологічних параметрів уніфікованих сепаруючих поверхонь).

Богуславський В.П., Кузьмич А.Я. До обґрунтування конструктивно-технологічної схеми очистки зернозбирального комбайна // Механізація та електрифікація сільського господарства. Вип.85. - Глеваха, 2001. - С.111…116. (Особистий внесок - аналіз кінематики роботи решіт зернозбиральних комбайнів, визначення вихідних даних та отримання експериментальних залежностей показників якості роботи очистки).

Богуславський В.П., Кузьмич А.Я. Дослідження жалюзійних решіт зернозбиральних комбайнів з оптимізованими сепаруючими поверхнями // Тези доповідей міжнародної науково-практичної конференції "Випробування, техніка і технології для сільськогосподарського виробництва на рубежі ХХІ сторіччя". - Дослідницьке, 1998. - С.21.

Кузьмич А.Я. Дослідження повітряно-решітних очисток зернозбиральних комбайнів // Збірник матеріалів наукової конференції "Сучасна аграрна наука, стан і перспективи". - Вінниця, ВДАУ. - 2001. - С.95-96.

Анотація

Кузьмич А.Я. Дослідження процесу сепарації дрібного зерносоломистого вороху та обґрунтування параметрів робочих органів очисток комбайнів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11: "Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва" - Національний науковий центр "Інститут механізації та електрифікації сільського господарства" Української академії аграрних наук (ННЦ "ІМЕСГ" УААН), Глеваха, 2002р.

Дисертацію присвячено питанням підвищення якості процесу сепарації дрібного зерносоломистого вороху в очистках зернозбиральних комбайнів. В роботі розглянуто існуючі конструкції очисток та сепаруючих поверхонь комбайнів. Встановлено їх недоліки, які полягають в недостатній продуктивності, низькій надійності, є одними з головних джерел втрат зерна в комбайні. В результаті проведених теоретичних та експериментальних досліджень обґрунтовано доцільність уніфікації сепаруючих поверхонь, розроблено конструкцію уніфікованих сепаруючих поверхонь, визначено та обґрунтовано їх раціональні параметри.

Результати досліджень впроваджено у виробництво.

Ключові слова: сепарація, очистка, дрібний зерносоломистий ворох, сепаруюча поверхня.

Аннотация

Кузьмич А.Я. Исследование процесса сепарации мелкого зерносоломистого вороха и обоснование параметров рабочих органов очисток комбайнов. Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11: "Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства" - Национальный научный центр "Институт механизации и электрификации сельского хозяйства" Украинской академии аграрных наук (ННЦ "ИМЭСХ" УААН), Глеваха, 2002 г.

Диссертация посвящена вопросам повышения качества процесса сепарации мелкого зерносоломистого вороха в очистках зерноуборочных комбайнов. В работе рассмотрены существующие конструкции очисток и сепарирующих поверхностей комбайнов.

Установлено, что воздушно-решетные очистки универсальные, всережимные, легко налаживаемые при уборке разных сельскохозяйственных культур, однако имеют ряд недостатков: низкую производительность и надежность, являются одним из главных источников потерь зерна в комбайне. Недостаточно изучены зависимости влияния конструктивно-технологических параметров и режимов сепарирующих поверхностей жалюзийного типа на эффективность сепарации.

В результате проведенных теоретических исследований установлено, что во время сепарации вороха основных зерновых культур величина угла установки гребенок верхнего и нижнего решет близка или равна направлению вектора инерционных сил, которые являются причиной сепарации. При этом проекция рабочей поверхности гребенки на общую площадь просеивания решета не влияет, что свидетельствует о возможности унификации сепарирующих поверхностей решет зерноуборочных комбайнов.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана конструкция унифицированных сепарирующих поверхностей, определены и обоснованны их основные рациональные кинематические и конструктивные параметры.

Установлены зависимости влияния параметров основных рабочих органов комбайна на показатели качества работы очистки с унифицированными сепарирующими поверхностями.

Результаты исследований внедрены в производство.

Ключевые слова: сепарация, очистка, мелкий зерносоломистий ворох, сепарирующая поверхность.

The summary

Kuzmich A. Research of separation process of a fine grain heap and justification of working bodies parameters of combine harvester cleaning systems.

Ph. D. thesis on a speciality 05.05.11: "Machines and means of mechanization of agricultural productions" - National scientific centre of "Institute for Agricultural Engineering and Electrification" under Ukrainian Academy of Agrarian Sciences. Glevakha, 2002.

The thesis is devoted to the quality heightening problems of separation process by fine grain heap in the combine harvester cleaning systems. In work are considered the existing constructions cleaning systems and separation surfaces by combine-harvesters. Their deficiencies are established which consist in insufficient productivity, low reliability. They are one of principal sources of losses of a grain in combine harvester. Basing on theoretical and experimental researches is proved the expediency of unification separation surfaces, is developed the construction unified separation surfaces, is determined and justified their rational parameters.

Key words: separation, cleaning systems, fine grain heap, separation surfaces.

Размещено на Allbest.ru