Разработка ресурсосберегающих процессов очистки и обмолота початков семенной кукурузы

Уточнение основных параметров трехвальцового молотильного аппарата выполнено методом планирования эксперимента и получено уравнение.

 (48)

После канонического преобразования провели анализ с помощью двумерных сечений поверхности отклика, характеризующих количество оборотов початка вокруг своей оси при обмолоте в зависимости от: прижатия к вальцам Р и кинематического коэффициента л при скорости вращения вальцов v = 0,9 м/с и угле поворота осей б = 34,21°; Р и v при коэффициенте трения f = 0,51 и б = 14,81°; f и v при P = 650 и б = ?34,84°.

В седьмой главе приведены алгоритмы расчета очистительного и молотильного аппаратов с контрольными примерами расчетов, а также разработанные в соответствии с методикой ВИМ проекты исходных требований на трехвальцовые аппараты, которые включали все необходимые позиции на базовые машинные технологические операции послеуборочной обработки.

В восьмой главе дана оценка технического уровня початкоочистительного и молотильного аппаратов.

Получены следующие показатели экономической эффективности вложения капитальных средств при объеме обработки початков кукурузы урожайностью 50 ц/га с площади 100 га.

Чистый дисконтированный доход: для очистителя початков - 295,1 тыс. руб.; для молотильного аппарата - 9543 руб.

Дисконтированный срок окупаемости: для очистителя початков - 0,912 года; для молотильного аппарата - 3,04 года.

Обобщенный показатель предлагаемого початкоочистителя D_экс превышает обобщенный показатель D_ОП-15С початкоочистителя ОП-15С на 0,198.

Обобщенный показатель разрабатываемой молотилки D_экс превышает обобщенный показатель молотилки початков МКП-3 D_МКП-3 на 0,25.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Разработана научная концепция очистки и обмолота початков кукурузы, в которой трехвальцовые аппараты как главные конструктивные элементы способствуют реализации проблемы создания ресурсосберегающих технических средств, максимально адаптированных к особенностям початков кукурузы. Предлагаемые трехвальцовые аппараты, в которых учтены специфика съема оберток и выделения зерновок за счет непрерывного контакта очищаемых от оберток и обмолачиваемых початков кукурузы с рабочими органами, обеспечивают взаимное перемещение пакета оберток относительно зерновой части и слоя зерновой части относительно стержня.

2. Для определения анатомо-морфологических и физико-механических свойств початков кукурузы предложена классификационная схема выбора показателей, которая позволяет оптимизировать процесс исследования. Это обусловлено тем, что классификационный подход базируется на рассмотрении початка кукурузы как сложного биологического объекта, многослойного по структуре и анизотропного по свойствам, разделенного на шесть основных зон. Исследуемые показатели могут быть выбраны по принципу характера воздействия рабочими органами средств механизации или другими зонами початка на данную зону початка.

3. Определены предельные значения размерных характеристик початков кукурузы, позволяющие оптимизировать габариты рабочих органов, что обеспечивает ресурсосбережение за счет уменьшения материалоемкости: длина вальцов ? максимальная длина початков плюс 0,1 м при условии вращения початка параллельно рабочим органам без продольного перемещения; максимальное расстояние между касательными к поверхностям рабочих органов не более 6,0•10^?2 м; диаметр вальцов ? не менее 2,8•10^?2 м.

4. Определены предельные значения физико-механических свойств початков кукурузы, которые позволяют выбирать оптимальные параметры процесса их очистки, что обеспечивает ресурсосбережение за счет уменьшения энергоемкости: коэффициенты трения поверхностей рабочих органов по поверхностям початков ? не менее 0,55; давление, создающее деформацию оберток, до 1,6 мПа; усилие, необходимое для разрыва пакета оберток ? не менее 770 Н; усилие, необходимое для отрыва пакета оберток от початка ? не менее 45 Н.

5. Установлена зависимость для определения коэффициентов восстановления зерновок кукурузы при косом ударе, позволяющая выбирать начальные параметры наиболее экономичного режима взаимодействия початков кукурузы с рабочими органами во время съема оберток и обмолота. На скоростях до 3,4 м/с и углах падения 75?90є происходит скольжение зерновок по поверхности рабочих органов, которое не сопровождается разрушением в первом случае початков, а во втором зерновок. Такие параметры могут обеспечить трехвальцовые аппараты, работающие в режиме непрерывного контакта.

6. Установлено три характерных системы деформаций початков кукурузы при съеме оберток и обмолоте. Значения деформаций в зоне упругого локального контакта початка под влиянием внешних нагрузок от рабочих органов позволяют определить начальные параметры технологических процессов очистки и обмолота, обеспечивающие захват вальцами листьев обертки и разрушение связей зерновок со стержнем. Значения местных напряжений в зоне силовых контактов, передающих концентрированные сжимающие нагрузки, позволяют установить конечные значения параметров технологических процессов очистки и обмолота. Характеры деформаций как слоя оберток, так и слоя зерновок аналогичны, но отличны по величинам.

7. Разработаны математические модели процессов очистки от оберток и обмолота початков кукурузы для предложенных схем технических средств, работающих в режиме непрерывного контакта с обрабатываемым растительным материалом, позволяющие минимизировать выбираемые параметры и режимы их работы.

Графо-аналитические решения дали возможность определить основные параметры и режимы трехвальцовых аппаратов для съема оберток и обмолота (углы затягивания, зазоры, геометрические параметры рабочих органов, кинематические параметры, технологические режимы и эксплуатационные показатели), на основе которых разработаны методики инженерного расчета.

Определено, что режим очистительного блока является рабочим при значении кинематического коэффициента л < 1. Для улучшения процесса очистки початков и исключения разрушения зерновок необходимо, чтобы ведомый валец был с рифленой поверхностью и изготовлен из материала с меньшим коэффициентом трения.

8. Обоснована технологическая схема очистителя початков, обеспечивающего разделение функций при обработке в пределах упругости оберток и зерновой части и съем оберток пакетом.

Установлено, что оптимальная работа початкоочистительного аппарата возможна при рабочем зазоре меньше минимального диаметра початка с учетом его деформации. Тогда углы затягивания для початков диаметром 30?65 мм составляют интервал 18,68?40,40°.

Определены оптимальные значения основных технологических параметров: усилие поджатия початка к очистительным вальцам 175?500 Н, коэффициенты трения контактных поверхностей прижимного и приводного вальцов ? не менее 0,53, ведомого вальца ? не более 0,50, кинематический коэффициент л ? 0,72?0,87; рабочая окружная скорость вальцов ? 0,2?1,2 м/с.

9. Установлено, что выделение зерновок из початка на обмолоте без повреждения возможно при минимизации времени контакта с рабочими органами и условии, если окружная скорость прижимного вальца меньше, чем у приводного и ведомого, а его поверхность имеет характеристику, близкую по шероховатости к резине. Оптимальные значения основных параметров при этом должны составлять: усилие поджатия початка к вальцам 0,65?1,20 кН, коэффициенты трения поверхностей контакта прижимного, верхнего и нижнего вальцов ? не менее 0,53, кинематический коэффициент л должен иметь значения 0,72?0,87, рабочая окружная скорость вальцов ? 0,2?1,2 м/с.

10. Методом планирования эксперимента уточнены основные параметры технологического процесса очистки початков от оберток: среднее значение усилия поджатия початка к очистительным вальцам 210 Н, коэффициенты трения поверхностей контакта прижимного и приводного вальцов ? не менее 0,63, ведомого вальца ? не более 0,50, кинематический коэффициент должен иметь значения меньше 0,87, рабочая окружная скорость вальцов не более 0,9 м/с.

11. Методом планирования эксперимента уточнены основные параметры технологического процесса обмолота початков: усилие поджатия початка к вальцам не более 650 Н, коэффициенты трения поверхностей контакта прижимного, верхнего и нижнего вальцов ? не менее 0,51, кинематический коэффициент должен иметь значения меньше 0,87, рабочая окружная скорость вальцов не более 1,2 м/с.

12. Выполнена оценка эффективности очистительного и молотильного аппаратов по обобщенному коэффициенту функции Харрингтона и определены параметры, требующие дальнейшего совершенствования. Предлагаемые аппараты превосходят по обобщенному показателю D_i производственные аналоги: початкоочиститель ОПС-15С ? на 0,198, а молотилку МКП-3 на 0.25.

13. Показатели экономической эффективности вложения капитальных средств в процессы очистки и обмолота 500 т початков кукурузы ежегодно составили: чистый дисконтированный доход для очистителя початков ? 291,1 тыс. руб., для молотильного аппарата ? 9543 руб.; дисконтированный срок окупаемости для очистителя початков ? 0,912 года, для молотильного аппарата ? 3,04 года.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии, книги, брошюры

1. Петунина И.А. Очистка початков кукурузы / И.А. Петунина: монография. - Краснодар: КубГАУ, 2005. - 248 с.

2. Петунина И.А. Обмолот початков кукурузы / И.А. Петунина: монография. - Краснодар: КубГАУ, 2006. - 200 с.

3. Петунина И.А. Очистка и обмолот початков кукурузы / И.А. Петунина. ? Краснодар: КубГАУ, 2007. ? 525 с.

Статьи в ведущих научных изданиях, определенных Высшей

аттестационной комиссией

4. Петунина И.А. Технология очистки початков кукурузы в трехвальцовом аппарате / И.А. Петунина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. ? 2005, № 9, с. 12?13.

5. Петунина И.А. Определение коэффициентов восстановления зерновок кукурузы при ударе / И.А. Петунина // Техника в сельском хозяйстве, 2006, № 3, с. 44?46.

6. Петунина И.А. Параметры процесса очистки початков кукурузы / И.А. Петунина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2006, № 4, с. 8?9.

7. Петунина И.А. Технология обмолота початков кукурузы в трехвальцовом аппарате / И.А. Петунина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. ? 2006, № 8, с. 4?7.

8. Петунина И.А. Обоснование параметров обрушивания початков кукурузы в управляемом режиме / И.А. Петунина // Техника в сельском хозяйстве, 2007, № 1, с. 52?54.

9. Петунина И.А. К методу расчета параметров початкоочистительного аппарата / И.А. Петунина, B.C.Кравченко, Е.И. Трубилин, B.C. Курасов // Техника в сельском хозяйстве, 2002, №2, с. 14?15.

10. Петунина И.А. Некоторые показатели архитектоники и физико-меха-нических свойств початков кукурузы /И.А. Петунина // Техника в сельском хозяйстве, 2008, № 3, с. 31?33.

Публикации в сборниках научных трудов, рекомендованных ВАК России

11. Петунина И.А. Движение зерновки кукурузы в камере молотилки / И.А. Петунина // Труды Кубанского государственного аграрного ун-та. Вып. 1. - Краснодар: КГАУ, 2006, с. 313?325.

12. Петунина И.А. Анализ показателей архитектоники и физико-механи-ческих свойств початков кукурузы и классификационная таблица по их выбору для исследования процесса послеуборочной обработки / И.А. Петунина // Труды Кубанского государственного аграрного университета. Вып. 2. - Краснодар: КГАУ, 2006, с. 238?249.

13. Петунина И.А. Определение длины дуги прижимного вальца, участвующего в процессе обмолота початка / И.А. Петунина // Труды Кубанского государственного аграрного университета. Вып. 4. - Краснодар: КубГАУ, 2006, с. 222?229.

14. Петунина И.А. Совершенствование технологии уборки кукурузы на зерно с использованием нового принципа очистки и обмолота / Г.Г. Маслов, И.А. Петунина // Труды Кубанского государственного аграрного университета. Вып. 1(5). - Краснодар: КубГАУ, 2007, с. 169?172.

Авторские свидетельства и патенты

15. Пат. 2111644 Российская Федерация, МПК⁷ А 01D 45/02. Аппарат для очистки початков кукурузы от оберток / Петуниина И.А.; заявитель и патентообладатель КубГАУ. ? № 96124330/13; заявл. 26.12.96; опубл. 27.05.1998, Бюл. № 15. ? 8 с.: ил.

16. Пат. 2112349 Российская Федерация, МПК⁷ А 01D 45/02. Установка для разделения и очистки початков кукурузы от оберток / Петуниина И.А.; заявитель и патентообладатель КубГАУ. ? № 97105791/13; заявл. 09.04.97; опубл.10.06.1998., Бюл. № 16. ? 6 с.: ил.

17. Пат. 2171023 Российская Федерация, МПК⁷ А 01F 11/06. Линия обмолота селекционного материала кукурузы / Трубилин Е.И., Куцеев В.В., Курасов В.В. и Петунина И.А.; заявитель и патентообладатель КубГАУ. ? № 99122084; заявл. 19.10.99; опубл.27.07.01, Бюл. № 21. ? 14 с.: ил.

18. Пат. 2319336 Российская Федерация, МПК⁷ А 01F 11/06. Установка для обмолота початков кукурузы / Петунина И.А.; заявитель и патентообладатель КубГАУ. ? № 2006126218; заявл. 19.07.06; опубл.20.03.08, Бюл. № 5. ? 5 с.: ил.

Методические рекомендации и учебные пособия

19. Петунина И.А. Математика для студентов агроинженерных специальностей / Петунина И.А., Лукъянова И.В.. / Учебное пособие. - Краснодар: КубГАУ, 2005, 616 с.

20. Петунина И.А. Определенный интеграл и его приложения в производственно-экономических задачах. Учебно-методическое пособие и задачи для самостоятельной работы / И.А. Петунина, И.В. Лукьянова. - Краснодар: КГАУ, 2004, 56 с.

21. Петунина И.А. Дифференциальные уравнения и их приложения в агроинженерных задачах / И.А. Петунина, И.В. Лукьянова. - Краснодар, КубГАУ, 2005, 64 с.

22. Петунина И.А. Элементы теории корреляции./ Учебно-методическое пособие / И.А. Петунина, И.В.Лукьянова. - Краснодар: КубГАУ, 2007, 32 с.

23. Петунина И.А.Элементы математической статистики / И.А. Петунина, И.В.Лукьянова, И.О. Сергеева // Учебно-методическое пособие. - Краснодар: КубГАУ, 2007, 32 с.

Статьи в журналах, сборниках научных трудов

24. Петунина И.А. Определение угла затягивания в трехвальцовом початкоочистительном блоке / И.А. Петунина // Энергосберегающие технологии и процессы в АПК: сб. науч. тр. / КубГАУ. - Краснодар, 1999. - Вып. 371(399). - С. 36-39.

25 Петунина И.А. Время очистки кукурузы в трехвальцовом початкоочистительном блоке / И.А. Петунина // Энергосберегающие технологии и процессы в АПК: сб. науч. тр. / КубГАУ. - Краснодар, 1999. - Вып. 371(399). - С. 39-43.

26. Петунина И.А. Моделирование управляемого процесса очистки початков кукурузы от оберток / И.А. Петунина // Энерго- и ресурсосбережение производственных процессов АПК: сб. науч. тр. / КубГАУ. - Краснодар, 2000.- Вып. 382(410). - С. 63-67.

27. Петунина И.А. Анализ конструкций початкоочистительных аппаратов в хронологическом аспекте / И.А. Петунина // Энерго- и ресурсосбережение производственных процессов АПК: сб. науч. тр. / КубГАУ. - Краснодар, 2000.- Вып. 382(410). - С. 196-211.

28. Петунина И.А. Технологии уборки кукурузы на зерно в початках / И.А. Петунина // Энерго- и ресурсосбережение производственных процессов АПК: сб. науч. тр. / КубГАУ. - Краснодар, 2000. - Вып. 382(410). - С. 67-72.

29. Петунина И.А. Некоторые особенности архитектоники початков кукурузы / И.А. Петунина // Материалы научной конференции КубГАУ. - Краснодар, 2001. - С. 4-6.

30. Петунина И.А. Изменение ширины листьев обертки початков кукурузы от давления при прокате / И.А. Петунина // Экология и здоровье человека. Экологическое образование. Математические модели и информационные технологии: материалы VI междунар. конф. - Краснодар, 2001. - С. 281-285.

31. Петунина И.А. Геометрия внутреннего пространства початкоочистительного аппарата / И.А. Петунина // Оптимизация и ресурсообеспечение технологических процессов в АПК: сб. тр. / КубГАУ. - Краснодар, 2002. - Вып. 398(426). - С. 534-537.

32. Петунина И.А. Классификация способов и средств механизации процесса обмолота початков кукурузы / И.А. Петунина // Оптимизация и ресурсообеспечение технологических процессов в АПК: сб. тр. / КубГАУ. - Краснодар, 2002.- Вып. 398(426). - С. 279-304.

33. Петунина И.А. Моделирование оценки эффективности работы роторного початкоочистительного аппарата / И.А. Петунина // Межвузовская научно-методическая конференция. Компьютеризация учебного процесса и вопросы применения компьютерных и информационных технологий 16?17 мая 2002 г., Краснодар // Тр. / МО РФ КВАИ. - Краснодар, 2002. - с. 257?263

34. Петунина И.А. Физико-механические свойства злаковых растений / И.В. Лукьянова, И.А. Петунина // Материалы. Х Международная конференция: «Математика. Компьютер. Образование». - Пущино, 2003. ? С. 270.

35. Петунина И.А. Эффективность управляемого процесса работы очистительного аппарата / И.А. Петунина // Актуальные проблемы экологии, экономики, культуры: науч. материалы междунар. конф. - Пятигорск, 2003. - С. 157-163 .

36. Петунина И.А. Постановка задачи о математическом моделировании сельскохозяйственных растений как объектов технологической переработки / И.А. Петунина, И.В. Лукьянова // Образование. Экология. Экономика. Информатика: материалы VЙЙЙ междунар. конф. - Астрахань, 2003. ?С. 244.

37. Петунина И.А. Теоретическое обоснование съема оберток с початков кукурузы / И.А. Петунина // Технологии и средства механизации сельского хозяйства: сб. науч. тр. / КубГАУ. - Краснодар, 2003. - С. 90-98.

38. Петунина И.А. Определение прочностных и энергетических параметров разрушения обертки початка кукурузы / И.А. Петунина // Технологии и средства механизации сельского хозяйства: сб. науч. тр. / КубГАУ. - Краснодар, 2003. - С. 98-106.

39. Петунина И.А. Постановка вопроса об обмолоте початков кукурузы / И.А. Петунина // Энергосберегающие технологии и процессы в АПК: сб. науч. тр. / КубГАУ. - Краснодар, 2003. - С. 68-69.

40. Петунина И.А. Определение углов затягивания / В.С. Кравченко, И.А. Петунина // Совершенствование механизированных технологий, технического обслуживания и ремонта машин: Сб. научн. трудов. КубГАУ, вып. 415 (443). - Краснодар: 2005, с. 150?154.

41. Повышение эффективности машинных технологий в растениеводстве и животноводстве, надежности машин и использования МТП 02.02.006 03417: отчет о НИР (заключ.) / Куб. гос. аграр. ун-т; руководители: А.Н. Медовник, Г.Г. Маслов. - Краснодар, 2006, - ГР 01200113467. ? 172 с.

42. Петунина И.А. Методика выбора физико-механических показателей для обоснования процесса обмолота початков кукурузы / И.А. Петунина // Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки: материалы науч. конф. КубГАУ. - Краснодар: 2008, с. 59?65.

Депонированные рукописи

43. Петунина И.А. Кинематика в управляемом процессе очистки початков кукурузы / И.А. Петунина // Деп. во ВНИИТЭИагропром 27.02.98 г., № 30 ВС-98. - 7 с.

44. Петунина И.А. Взаимосвязь некоторых физико-механических свойств початков с процессом послеуборочной обработки кукурузы / И.А. Петунина // Деп. во ВНИИТЭИагропром 27.02.98 г., № 31 ВС-98. - 13 с.

45. Петунина И.А. Деформация оберток початков кукурузы и ее влияние на качество очистки / И.А. Петунина // Деп. во ВНИИТЭИагропром 27.02.98 г., № 32 ВС-98. - 18 с.

Свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ

46. Зазор между рабочими органами при взаимодействии многовальцового ротора с обрабатываемым предметом: программа / Петунина И.А., Цыбулевский В.В. // Свид. № 2008612672. ? М.: Роспатент, 2008. ? 3 с.

47. Расчет числа оборотов початка кукурузы вокруг своей оси при съеме с него оберток пакетом: программа / Петунина И.А., Цыбулевский В.В. // Свид. № 2008612673. ? М.: Роспатент, 2008. ? 4 с.

Размещено на Allbest.ru