WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Повышение эффективности сортирования картофеля путем оптимизации параметров и режимов работы роликово-дисковой сортирующей поверхности

На правах рукописи

Орешин Евгений Егорович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОРТИРОВАНИЯ КАРТОФЕЛЯ
ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ
РОЛИКОВО-ДИСКОВОЙ СОРТИРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Автореферат диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург – 2009

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и
электрификации сельского хозяйства Российской академии
сельскохозяйственных наук»

Научный руководитель – кандидат технических наук
Степанов Александр Николаевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Валге Александр Мартынович

- кандидат технических наук

Батманов Владимир Николаевич

Ведущая организация – Северо-Западная МИС

Защита состоится « 3 » декабря 2009 года в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 006.054.01 при Государственном научном учреждении «Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук» по адресу: 196625, Санкт-Петербург, Тярлево, Фильтровское шоссе, 3, факс (812) 466-56-66, е-mail: nii@sp.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ
СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии

Автореферат разослан «______» ________________2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Черей Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Картофель относится к числу важнейших, широко распространенных и является одной из самых прибыльных сельскохозяйственных культур. Эффективность картофелеводства обуславливается количеством и качеством товарной продукции, затратами трудовых и материальных ресурсов на её производство. Послеуборочная обработка является одним из звеньев технологи производства этой культуры и определяет её товарное качество, себестоимость и конкурентоспособность в условиях рынка. Поэтому сельхозпроизводители заинтересованы в повышении классности своей продукции при послеуборочной и предреализационной обработке. При сортировании картофеля повышение качества товарной продукции возможно снижением повреждаемости и повышением точности калибрования клубней картофеля на фракции. Однако имеющееся в большинстве хозяйств оборудование не обеспечивает решение данной задачи. Поэтому вопрос о создании надежных рабочих органов, обеспечивающих повышенную точность калибрования и снижение повреждаемости картофеля, имеет актуальное значение.

Проведенные исследования являются составной частью работ, выполняемых СЗНИИМЭСХ по теме НИОКР на 2006 – 2010 годы: «Разработать машинные наукоемкие технологии производства, послеуборочной обработки и первичной переработки приоритетных групп сельскохозяйственной продукции и инвестиционные проекты технологического и технического переоснащения сельскохозяйственных предприятий» (№ гос. рег. 15070.7721022959.06.8.001.2)

Цель исследований. Повышение эффективности сортирования картофеля путем оптимизации параметров и режимов работы роликово-дисковой сортирующей поверхности.

Объект исследования. Технологический процесс сортирования картофеля роликово-дисковыми сортирующими рабочими органами.

Научная новизна. Определены параметры и режимы работы роликово-дисковой сортирующей поверхности, обеспечивающие повышение точности калибрования клубней картофеля. Разработаны математические зависимости уровня точности калибрования клубней картофеля крупной и семенной фракций от частоты вращения роликово-дисковых сортирующих рабочих органов, зазора между ними и подачи исходного материала.

Реализация результатов. Результаты исследований использованы при создании передвижного картофелесортировального пункта ПКСП производительностью 6-10 т/ч с роликово-дисковыми сортирующими рабочими органами.

Передвижной картофелесортировальный пункт с роликово-дисковыми сортирующими рабочими органами прошел производственные испытания в период предреализационной подготовки картофеля в ЛПООС ГНУ
СЗНИИМЭСХ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены:

- на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПбГАУ, г. Санкт – Петербург – Пушкин в 2008, 2009 годах;

- на 6-й международной научно-практической конференции «Экология и сельскохозяйственная техника» в ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, г. Санкт – Петербург – Павловск в 2009 году.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 5 печатных работ, подана заявка на выдачу патента Российской Федерации на изобретение.

Основные положения, выносимые на защиту:

- конструктивно-технологическая схема картофелесортировки с роликово-дисковыми сортирующими рабочими органами;

- аналитические зависимости для определения конструктивных параметров рабочих органов;

- результаты исследований по оптимизации параметров и режимов работы картофелесортировки с роликово-дисковыми рабочими органами;

- технико-экономические показатели работы линии картофелесортировки с роликово-дисковыми сортирующими рабочими органами.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертация изложена на 153 страницах основного текста, содержит 49 рисунков, 10 таблиц и 7 приложений. Список использованной литературы включает 92 наименования, в том числе 3 на иностранном языке и 6 электронных сайтов. Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные положения работы, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследований» проведён аналитический обзор сортирующих поверхностей картофелесортировок, представлена классификация типов рабочих органов для калибрования клубней картофеля по размерным признакам. На основании литературных и патентных источников проанализированы условия для создания картофелесортировки с роликово-дисковыми рабочими органами.

В разработку и исследование машин и оборудования для послеуборочной и предреализационной подготовки картофеля значительный вклад внесли В.П. Горячкин, Н.Н. Колчин, Ю.И. Кириенко, А.А. Сорокин, К.А. Пшеченков, Р.И. Останин, Н.В. Шабуров, Н.И. Верщагин, А.Г. Шкляев, В.М. Алакин, Е.А. Смехунов, Б.М. Юн и др. Анализ множества работ показал, что ни один из размеров клубня при калибровании не является доминирующим. Однако Б.М. Юн, анализируя вариационные кривые размерно-массовых характеристик клубней картофеля, приходит к выводу, что наибольшее засорение получается при калибровании по толщине, а длина и ширина, как признаки калибрования, не имеют явных преимуществ.

В конструкциях новых приемных бункеров предусматривается установка блока калибрующих рабочих органов, позволяющего закладывать картофель по целевому назначению или реализовать его непосредственно. В связи с этим перспективными являются калибрующие рабочие органы, состоящие из вращающихся в одном направлении параллельных валов и активно ориентирующие клубни картофеля на проходовые отверстия. К преимуществам данных рабочих органов относятся эффективность воздействия на обрабатываемый материал, высокая производительность, простота конструкции, надежность в работе. В ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии разработана перспективная сортирующая поверхность, состоящая из поочередно установленных роликов и ориентирующих дисков (рис. 3, 5).

В соответствии с поставленной целью определены задачи исследований:

1. Определить конструктивные параметры и режимы работы роликово-дисковой сортирующей поверхности, обеспечивающие сортирование клубней картофеля и перемещение по ней.

2. Разработать и изготовить лабораторную установку для сортирования картофеля с роликово-дисковыми рабочими органами.

3. Исследовать взаимодействие роликово-дисковых сортирующих рабочих органов с клубнями при перемещении вороха картофеля без отрыва от рабочей поверхности в процессе калибрования.

4. Экспериментально проверить теоретические предпосылки и исследовать влияние параметров и режимов работы роликово-дисковых рабочих органов на процесс сортирования картофеля, повреждаемость клубней и определить их значения.

5. Провести в производственных условиях исследования на качество работы роликово-дисковой сортирующей поверхности, определить экономическую эффективность ее использования.

Во второй главе «Теоретические исследования роликово-дисковой картофелесортировки» обоснованы рациональные параметры и режимы работы картофелесортировки с роликово-дисковыми сортирующими рабочими органами.

Для определения диаметра роликов рассмотрим их взаимодействие с клубнями картофеля, находящимися на сортирующей поверхности (рис. 1). При этом принимаем, что точки касания клубней и роликов находятся в одной плоскости, перпендикулярной осям вращения роликов, боковые силы отсутствуют, форма клубней считаем шарообразной.

Рис. 1. Схема размещения клубня картофеля на роликово-дисковой сортирующей поверхности:

и - нормальные силы реакции опоры, Н; и - силы трения, действующие на клубень, Н; - сила тяжести, действующая на клубень картофеля, Н; - диаметр ролика, мм; - диаметр ориентирующих дисков, мм; - величина просвета между роликами, мм; - угловая скорость вращения роликово-дисковых рабочих органов, рад/с.

Для определения условия выхода клубня картофеля из просвета между роликово-дисковыми рабочими органами заменяем действие ролика 2 (рис. 1) действием движущейся наклонной плоскости. Для этого проводим плоскость l-l, касательную к ролику 2 в точке касания клубня с роликом в точке М, которая является движущей наклонной плоскостью. Скорость движения плоскости равна окружной скорости ролика:

, (1)

где: - радиус ролика, мм; - частота вращения ролика, мин-1.

Для составления уравнения движения клубня картофеля относительно движущейся наклонной плоскости применяем метод инверсии, т.е. сообщаем системе “плоскость – клубень” скорость . Тогда плоскость окажется неподвижной, а клубень картофеля будет двигаться по наклонной плоскости вниз со скоростью . Движению клубня картофеля будут препятствовать сила инерции и сила трения , направленные вверх по наклонной плоскости l-l. Составляющая силы тяжести , где: - угол наклона плоскости к горизонту, будет направлена вниз по наклонной плоскости l-l. Отсюда следует уравнение движения клубня картофеля:

Необходимо иметь виду, что , где: - коэффициент трения между клубнем картофеля и роликом, а - угол трения.

Тогда:

(2)

Анализ уравнения (2) показывает, что если , т.е. , то скорость движения клубня картофеля будет больше скорости движения плоскости. Перемещение клубня картофеля направлено вниз по наклонной плоскости и, следовательно, он не будет перебрасываться через ролик 2.

При ускорение клубня картофеля будет , и клубень на роликовых рабочих органах будет занимать неустойчивое положение. Переход через ролик 2 будет определяться случайными условиями взаимодействия, например увеличением значения коэффициента трения из-за налипания почвы на ролик или клубень картофеля.

Если , то абсолютного перемещения клубня картофеля по наклонной плоскости вниз не будет. Плоскость вынесет клубень картофеля наверх. Следовательно, условием перебрасывания клубня картофеля через ролик 2 будет .

Из последнего условия определяется максимально возможный диаметр роликов, установленных с зазором , с помощью которых возможно транспортирование клубней картофеля по роликово-дисковой поверхности. Из схемы на рис. 1 следует:

Если , то

(3)

Из зависимости (3) можно определить минимальный диаметр клубня картофеля, который может транспортироваться по роликово-дисковой поверхности:

(4)

Из выражения (4) следует: если , клубни картофеля будут перебрасываться через ролики; если , то клубни картофеля будут устойчиво находиться между роликами.

Частота вращения вала может быть определена из условия движения одиночного клубня картофеля по рабочей поверхности без отрыва. В общем виде условия взаимодействия можно определить, используя теорему о движении центра масс клубня и составляя дифференциальные уравнения движения в проекциях на касательную и главную нормаль к траектории движения центра масс (рис. 2):

, (5)

где: - ускорение центра масс, м/с2;
- сила трения качения, Н; - радиус клубня, (в расчетах принимаем м); - ускорение свободного падения, м/с2; - момент сопротивления качению, Нм; - момент инерции клубня, кгм2; - угловое ускорение клубня относительно центра масс, с-2;
- коэффициент трения качения клубня картофеля, ; - радиус ролика ( м);

Решая дифференциальные уравнения (5), определяем угловую скорость вращения роликово-дисковых валов:

(6)

Зная, что:

(7)

определим рабочую частоту вращения роликов. Она составила 143,5-147,4 мин-1.

При определении угла наклона ориентирующих дисков для отображения перемещения клубня картофеля используем две системы координат. Одну из координатных осей считаем неподвижной, а вторую жестко связанной с клубнем картофеля. Неподвижную систему координат выберем так, чтобы ось OX была направлена вдоль оси вращения роликово-дискового вала, ось OZ – параллельна роликово-дисковой сортирующей поверхности и проходила через оси вращения валов, ось OY – перпендикулярна сортирующей поверхности. Начало координат О1 подвижной системы координат примем находящимся в центре клубня картофеля, ось O1X направим параллельно OX, O1Y – вдоль нормальной составляющей движения клубня картофеля, а ось O1Z – вдоль касательной составляющей. Рассматривая движение клубня по рабочему элементу (рис. 3), составим дифференциальные уравнения через модули действующих сил на неподвижные оси OX, ОY и ОZ:

, (8)

где - реакция опоры от действия силы тяжести и кориолисова ускорения, Н; - реакция опоры от действия силы , Н; - сила сопротивления перемещению клубня, возникающая в результате воздействия наклонного диска на клубень картофеля, Н; - составляющая силы трения клубня, направленная по касательной к окружности вала в точке контакта клубня, Н; - составляющая силы трения клубня, направленная вдоль оси вращения роликово-дискового вала, Н; - центробежная сила инерции, Н; - угол между радиусом ролика, проходящим через точку соприкосновения клубня картофеля и поверхности ролика, и горизонтальной плоскостью , град; - сила тяжести, действующая на клубень картофеля, Н; - сила инерции Кориолиса, , Н; где - угол между векторами угловой скорости и относительной скорости клубня картофеля, ; - относительная скорость движения клубня. В нашем случае выражение относительной скорости имеет вид:

где - угловая скорость вращения клубня картофеля относительно своей оси на роликово-дисковом сортирующем валу, рад/с.

Для определения реакций опор и составим дифференциальные уравнения в проекциях на оси О1Y1 и O1Z1 траектории движения центра масс и на оси О1Y1 и O1Х1:

(9)

и

, (10)

где , - ускорения центра масс в плоскости O1Y1Z1 и в плоскости O1Y1Х1 соответственно, м/с2; - радиус клубня, м; - ускорение свободного падения, м/с2; - момент сопротивления качению, Нм; - угол наклона ориентирующего диска, рад; - момент инерции клубня, кгм2; для шара ; и - угловые ускорения клубня относительно центра масс в плоскости O1Y1Z1 и O1Y1Х1 соответственно, с-2; - плечо действия силы , равное расстоянию от вектора силы до центра клубня картофеля, мм; .

Из рис. 3 видно, что:

Момент сопротивления качению равен:

Решая дифференциальные уравнения, определим реакции опоры и :

(11)

(12)

Рассмотрим в неподвижной системе координат OXYZ колебание точек ориентирующего диска, возникающее в результате вращения его вокруг оси вала. Угол наклона диска к оси OY в плоскости OYX будет изменяться во времени по гармоническому закону:

, (13)

где - амплитуда колебания угла наклона ориентирующего диска к координатной оси OY в плоскости OXY в результате вращения ориентирующего диска вокруг оси роликово-дискового сортирующего вала OX, рад;
- фазовый (начальный) угол поворота ориентирующего диска вокруг своей оси в момент времени ;

Ускорение точек клубня в плоскости OXYZ равно ускорению центра масс клубня картофеля в плоскости OXYZ. Для определения ускорения точек ориентирующего диска в плоскости OXY продифференцируем выражение и определим силу сопротивления перемещению клубня, возникающую в результате воздействия наклонного диска на клубень картофеля:

. (14)

Далее зависимости подставляем в выражения (8) с учетом, что , и интегрируем по времени . В результате получим значения скоростей клубня картофеля по осям OX, OY, OZ:

Скорость передвижения клубня картофеля по роликово-дисковой сортирующей поверхности определяется выражением:

. (16)

Совокупность выражений (15) и (16) является базой для получения значения максимально допустимого угла наклона ориентирующего диска на основе ограничения скорости перемещения клубня картофеля по сортирующей поверхности, при котором повреждения клубней картофеля находятся в пределах агротехнических требований. При определении угла наклона ориентирующего диска относительно перпендикуляра к оси вращения роликово-дискового сортирующего вала аналитическим методом возникают значительные затруднения. Для решения задачи используем пакет программы «Mathcad», применяя численный метод решения.

Подобный способ определения допустимого угла наклона ориентирующего диска относительно перпендикуляра к оси вращения роликово-дискового сортирующего вала верен лишь для принятых в каждом конкретном случае значений величин: ; ; ; ; . Поэтому нами приняты следующие параметры на основе теоретических расчетов: мм; мм; мм; рад/с. В результате построения графика (рис. 4) и его анализа получено значение угла наклона ориентирующего диска к перпендикуляру оси вращения роликово-дискового сортирующего вала при максимально допустимой скорости передвижения клубня по рабочей поверхности м/с. Отметим, что для клубня картофеля меньшего размера (массы), в сравнении с рассматриваемым средним клубнем, скорость передвижения будет в пределах агротехнических требований при большем допустимом угле наклона ориентирующего диска.

Рис. 4. Графическая зависимость скорости передвижения клубня по роликово-дисковой поверхности от времени в момент взаимодействия и угла наклона ориентирующего диска к перпендикуляру оси вращения сортирующего вала

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований роликово-дисковых рабочих органов» изложена программа экспериментальных исследований, описана экспериментальная установка (рис. 5), методика проведения и обработки результатов экспериментальных исследований, указаны применяемые приборы, измерительные устройства и оборудование.

Программой экспериментальных исследований предполагалось изучить влияние конструктивных параметров и режимов работы картофелесортировки с роликово-дисковыми рабочими органами на уровень точности сортирования клубней картофеля крупной и семенной фракций, установить оптимальные показатели параметров и режимов её работы на основе регрессионного и корреляционного анализа результатов экспериментальных данных и провести исследования в производственных условиях.

Для проведения экспериментальных исследований была изготовлена лабораторная установка с блоком сортировки картофеля с роликово-дисковыми рабочими органами (рис. 5).

 Лабораторная установка и роликово-дисковая сортирующая поверхность: -135

Рис. 5. Лабораторная установка и роликово-дисковая сортирующая поверхность:

а - схема лабораторной установки; б - общий вид лабораторной установки; в - роликово-дисковая сортирующая поверхность; 1- приемный бункер; 2- загрузочный транспортер; 3- роликово-дисковые сортирующие рабочие органы; 4- рама лабораторной установки; 5- электропривод сортировки с редуктор - вариатором; 6- выносные лотки семенной фракции; 7- ящики для сбора семенной фракции; 8- выносной лоток крупной фракции

Теоретические исследования, анализ научной литературы и поисковые опыты позволили выбрать факторы, оказывающие наибольшее влияние на работу картофелесортировки с роликово-дисковыми рабочими органами: частота вращения роликово-дисковых сортирующих рабочих органов – nр, мин-1; зазор между ними –c, мм; подача исходного материала – Q, т/ч.

Эффективность работы роликово-дисковых сортирующих рабочих органов оценивалась следующими основными показателями: уровень точности калибрования клубней картофеля крупной фракции ; уровень точности калибрования клубней картофеля семенной фракции . Они определялись отношением действительной точности калибрования к теоретической :

Точность калибрования определялась по общей принятой методике испытаний согласно ОСТ 10.8.5-2000. Полученные опытные данные обрабатывались с использованием программы STATGRAPHICS Plus 5.1.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены результаты экспериментальных исследований картофелесортировки с роликово-дисковыми рабочими органами в лабораторных и производственных условиях.

Экспериментальные исследования для определения оптимальных параметров и режимов работы роликово-дисковых сортирующих валов проводились в лаборатории технологий и технических средств производства картофеля ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. По данным, полученным в ходе экспериментальных исследований, построены графики зависимости уровня точности калибрования клубней картофеля крупной фракции на роликово-дисковых сортирующих валах от частоты вращения валов, зазора между ними и подачи на рабочую поверхность исходного материала, представленные на рис. 6, 7, 8.

С увеличением частоты вращения роликово-дисковых рабочих органов уровень точности калибрования клубней картофеля крупной фракции убывает. При чрезмерно высокой частоте вращения валов уровень точности калибрования снижается из-за попадания значительного количества клубней картофеля семенной фракции в крупную, т.к. при повышенной частоте вращения валов увеличивается скорость передвижения клубней картофеля по рабочей поверхности уменьшая время ориентирования их на проходовое отверстие. При увеличении зазора между валами уровень точности калибрования крупной фракции повышается в связи с тем, что через проходовое отверстие в семенную фракцию проходят не только все клубни семенной фракции, но и часть крупной. При отклонении подачи исходного материала от рациональных значений уровень точности калибрования клубней картофеля крупной фракции снижается (рис. 6, 7). Это объясняется тем, что на более свободной сортирующей поверхности клубни в большей степени перемещаются относительно ее элементов; при этом из-за их повышенной относительной скорости вероятность прохода через калибрующие отверстия снижается. При повышенной удельной производительности клубни идут по сортирующей поверхности более чем в один слой.

Рис. 6. Зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля крупной фракции от частоты вращения роликово-дисковых рабочих органов при разных подачах исходного материала: 1 – 5,0 т/ч;
2 – 7,5 т/ч; 3 – 10,0 т/ч

Рис. 7. Зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля крупной фракции от зазора между роликово-дисковыми сортирующими валами при разных подачах исходного материала: 1 – 5,0 т/ч;
2 – 7,5 т/ч; 3 – 10,0 т/ч.

Рис. 8. Зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля крупной фракции от подачи исходного материала при разных зазорах между роликово-дисковыми сортирующими валами: 1 – 45 мм;
2 – 50 мм; 3 – 55 мм.

В результате множественного регрессионного анализа после удаления незначимых коэффициентов регрессии и проверки модели на адекватность, получили следующую зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля крупной фракции от частоты вращения роликово-дисковых сортирующих валов , зазора между этими валами и подачи исходного материала на сортирующие валы :

(17)

Установлены зависимости уровня точности калибрования клубней картофеля семенной фракции на роликово-дисковых сортирующих валах от частоты вращения валов, зазора между этими валами и подачи на рабочую поверхность исходной массы, которые представлены на рис. 9, 10 и 11.

Рис. 9. Зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля семенной фракции от зазора между роликово-дисковыми сортирующими валами при разной частоте их вращения: 1 – 120 мин-1;
2 – 150 мин-1; 3 – 180 мин-1.

Рис. 10. Зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля семенной фракции от частоты вращения роликово-дисковых сортирующих валов при разной подаче исходного материала: 1 – 5 т/ч;
2 – 7,5 т/ч; 3 – 10 т/ч

Рис. 11. Зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля семенной фракции от подачи исходного материала при разном зазоре между сортирующими валами: 1 – 45 мм; 2 – 50 мм; 3 – 55 мм

График зависимости (рис. 9) представляет собой убывающую функцию. Такое поведение объясняется тем, что при увеличении зазора между сортирующими валами не только вся семенная, но и часть крупной фракции проваливается через проходовое сечение. С увеличением частоты вращения роликово-дисковых сортирующих валов уровень точности калибрования клубней картофеля семенной фракции возрастает (рис. 10). Это объясняется тем, что при повышении частоты вращения клубни картофеля по сортирующей поверхности проходят с высокой линейной скоростью. При этом не успевает пройти через калибрующие отверстия не только крупная, но и часть семенной фракции, что приводит к резкому снижению уровня точности калибрования первой.

В результате множественного регрессионного анализа после удаления незначимых коэффициентов регрессии и проверки модели на адекватность получена математическая модель уровня точности калибрования клубней семенной фракции от частоты вращения роликово-дисковых сортирующих валов , зазора между этими валами и подачи исходного материала на сортирующие валы :

(18)

По уравнениям регрессии (17, 18) построены контуры сечений поверхностей откликов (рис 12):

(19)

Рис. 12. Контуры сечений поверхностей откликов для уровня точности калибрования клубней картофеля крупной и семенной фракций

В результате решения задачи оптимизации методом нелинейного программирования определили следующие параметры работы картофелесортировки с роликово-дисковыми сортирующими рабочими органами: частота вращения роликово-дисковых сортирующих валов – 138-141 мин-1; зазор между этими валами – 50 мм; подача исходного материала – 7,5 т/ч при ширине сортирующей поверхности 0,75 м.

Производственная проверка передвижного картофелесортировального пункта с роликово-дисковыми сортирующими рабочими органами проводилась в период предреализационной подготовки картофеля в 2008 году в ЛПООС ГНУ СЗНИИМЭСХ. В ходе проверки получены следующие показатели работы: уровень точности калибрования клубней картофеля крупной фракции – 93,2%, уровень точности калибрования семенной фракции – 98,3%, повреждаемость клубней – 1,7%.

В пятой главе «Технико-экономическая эффективность использования картофелесортировки с роликово-дисковыми сортирующими рабочими органами» приведены расчёты экономической эффективности от применения передвижного картофелесортировального пункта с роликово-дисковыми рабочими органами (ПКСП-6-10) в сравнении с линией КСП-15Б.

Экономический эффект от применения ПКСП-6-10 составил 280062,5 рублей (в ценах 2009 года). Он складывается из балансовой стоимости, уменьшения повреждения клубней и снижения трудозатрат за счет повышения точности калибрования по сравнению с КСП-15Б.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

  1. Класс качества товарного картофеля зависит от точности калибрования клубней. Более высокий уровень точности калибрования обеспечивается новым роликово-дисковым рабочим органом с наклонными ориентирующими дисками (положительное решение на заявку № 2008108057 от 29.02.08).
  2. В результате теоретических исследований выявлена зависимость скорости передвижения клубня картофеля по роликово-дисковой сортирующей поверхности от угла наклона ориентирующих дисков (15, 16) и на ее основе определен угол наклона ориентирующего диска к перпендикуляру оси вращения - .
  3. Из условия устойчивого передвижения (перебрасывания) одиночного клубня на роликово-дисковых сортирующих валах определены диаметр ролика – 40 мм и его частота вращения мин-1.
  4. На основе экспериментальных исследований получены зависимости уровня точности калибрования клубней картофеля крупной и семенной фракций от частоты вращения роликово-дисковых сортирующих валов, зазора между ними и подачи исходного материала (17, 18).
  5. Методом нелинейного программирования определены зависимость уровня точности калибрования клубней картофеля семенной фракции от уровня точности калибрования крупной фракции и рациональный режим работы роликово-дисковой сортирующей поверхности: частота вращения роликово-дисковых рабочих органов – 138-141 мин-1; зазор между ними – 50 мм; производительность сортировки – 7,5 т/ч при ширине сортирующей поверхности 0,75 м.
  6. Производственные испытания в период предреализационной обработки картофеля на разработанной и изготовленной сортировке с роликово-дисковыми рабочими органами показали, что при рациональных параметрах и режимах работы уровень точности калибрования клубней картофеля крупной фракции – 93,2%, семенной фракции – 98,3%, повреждаемость клубней – 1,7%.
  7. Годовой экономический эффект от применения картофелесортировального пункта ПКСП-6-10 с роликово-дисковыми рабочими органами при годовой загрузке 250 часов и максимальной производительности 10 т/ч составляет 280062,5 руб. (в ценах 2009 года) по сравнению с выпускаемой линией КСП-15Б. Срок окупаемости – 0,7 года.

Основные положения диссертации опубликованы

в следующих работах:

1. Орешин Е.Е. Исследование установки с роликово-дисковыми рабочими органами для сортирования картофеля // Техника в сельском хозяйстве, 2008, № 6, С. 51-53

2. Степанов А.Н., Орешин Е.Е., Максимов Е.А. Обоснование роликового рабочего органа для калибрования клубней картофеля // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Роль ученых в реализации приоритетного национального проекта «развитие АПК», Т. 2. – Чебоксары, ЧГСХА, 2007. – С. 126-129.

3. Степанов А.Н., Орешин Е.Е., Варламов А.Г. Перспективные рабочие органы картофелесортировок // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования / С.-Петерб. гос. аграр. ун-т, 2008. - С. 140-143.

4. Степанов А.Н., Логинов Г.А., Орешин Е.Е. Исследование роликово-дискового рабочего органа для послеуборочного сортирования картофеля // Экология и сельскохозяйственная техника. Т. 2. Экологические аспекты производства продукции растениеводства, мобильной энергетики и сельскохозяйственных машин: Материалы 6-й международной научно-практической конференции. – СПб.: ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, 2009. – С. 273-278

5. Степанов А.Н., Логинов Г.А., Орешин Е.Е. Результаты исследования роликово-дисковой картофелесортировки // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования / С.-Петерб. гос. аграр. ун-т, 2009. – С. 297-301.

Ртп. СЗНИИМЭСХ Заказ № 331 Подписано к печати « 27 » октября 2009 г

Объем 1 печ.л. Тираж 75 экз.



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.