WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Разработка и обоснование загрузочных устройств для пневмотранспортирования продуктов обмолота в зерноуборочных комбайнах

На правах рукописи

Савельева Екатерина Владимировна

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

ДЛЯ ПНЕВМОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ОБМОЛОТА

В ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНАХ

Специальность 05.20.01 – технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Благовещенск - 2006

Работа выполнена в Приморской государственной сельскохозяйственной академии.

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Рубан Юрий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Присяжная Серафима Павловна

кандидат технических наук

Пугачев Юрий Александрович

Ведущее предприятие ЗАО «Биробиджанский комбайновый завод» (г. Биробиджан)

Защита диссертации состоится 1 ноября 2006 г. В 900 часов на заседании диссертационного совета К.220.027.02 при Дальневосточном государственном аграрном университете по адресу: 675005, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86, ауд. 203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного государственного аграрного университета.

Отзыв на автореферат диссертации, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 675005, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86, ДальГАУ, отдел аспирантуры, телефакс (416-2) 44-65-44

Автореферат разослан октября 2006 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент А.Ф. Кислов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. За последние 15 лет производство зерна в нашей стране резко снизилось. Причин такому явлению можно назвать несколько. Однако главная из них – не совершенствование технологического процесса уборки зерна. Сроки уборки сельскохозяйственных культур в настоящее время растягиваются на месяцы вместо 15-20 дней, что вызывает потери зерна за счет его самоосыпания. Обусловлено это старением парка комбайнов и сокращением выпуска новых машин на 61%. К тому же их производительность и надежность более чем в три раза ниже зарубежных аналогов.

Если учесть, что эксплуатационные затраты на уборку зерна и его транспортировку с поля составляют более 50-55% всех затрат на его возделывание, то для выполнения уборочных работ в сжатые сроки с высоким качеством, необходимо использовать высокопроизводительные и надежные в эксплуатации зерноуборочные комбайны. На качественные показатели работы зерноуборочных комбайнов существенное влияние оказывают транспортирующие устройства для зерна и колосовых остатков на дообмолот. Установлено, что применяемые в комбайнах шнеко-скребковые транспортеры повреждают зерно, особенно бобовых культур, до 7,5-8%. Шнеки и скребковые элеваторы при работе интенсивно изнашиваются, часто забиваются, что снижает их производительность, надежность и требуют дополнительных затрат на новые узлы и детали. Повышение производительности зерноуборочного комбайна вынуждает увеличивать геометрические размеры шнеков, скребковых элеваторов и их линейные скорости движения, в связи с чем увеличиваются дробление зерна, стоимость, металлоемкость и потребление энергии. Одним из направлений создания эффективных транспортирующих средств для перемещения зерна в бункер и колосовых остатков на дообмолот в зерноуборочном комбайне является пневматическое транспортирование.

Исследования выполнялись в соответствии с тематикой научно-исследовательских работ института механизации сельского хозяйства Приморской государственной сельскохозяйственной академии (направление 6, “Механизация сельского хозяйства”, раздел 6.10 “Разработка и совершенствование технических и элементов технологий по возделыванию, уборке и транспортированию сельскохозяйственных культур”).

Цель работы. Обоснование конструкций, параметров и режимов работы загрузочных устройств нагнетательных пневмотранспортирующих систем зерноуборочных комбайнов,

обеспечивающих качественное и надежное перемещение зерна и колосовых остатков с высокой производительностью.

Объект исследования. Процесс поступления зерна и колосовых остатков в материалопроводы с избыточным давлением посредством загрузочных устройств.

Предмет исследования. Обоснование конструкции, параметров и режимов работ загрузочных устройств для зерна и колосовых остатков.

Методы исследований. Выполнение поставленных задач осуществлялось с использованием аналитических и экспериментальных исследований. Аналитические методы применялись для разработки теоретических положений и получения на их основе расчетных формул для определения оптимальных параметров конструктивных элементов загрузочных устройств для зерна и колосовых остатков. Экспериментальные исследования проведены в лабораторных и полевых условиях. Опытные данные обработаны методами математической статистики.

При исследованиях применялись методы теоретической механики, физики, гидравлики и математики. Обработка результатов, расчетов и выполнение графических схем проводились с использованием программ Microsoft Excel.

Достоверность результатов. Достоверность проведенных исследований теоретических и экспериментальных обеспечивалось сходимостью результатов с доверительной вероятностью 95%. Таким образом, лабораторные и полевые испытания подтвердили результаты теоретических исследований.

Научная новизна. На основе проведенного анализа существующих пневмотранспортирующих систем нагнетательного типа и их питателей, разработаны новые загрузочные устройства, заменяющие зерновой и колосовой шнеки в зерноуборочном комбайне. Обоснованы конструктивные параметры и режимы работ обоих загрузочных устройств. Получены аналитические выражения для определения потерь давления, установлены закономерности формирования воздушного потока и аэросмеси в смесительных камерах. Установлены экспериментальные оценочные показатели перемещения продуктов обмолота пневмотранспортированием. По результатам исследований загрузочных устройств в 2006 году подано четыре заявки на предполагаемое изобретение. Все заявки прошли формальную экспертизу и получены от РОСПАТЕНТ уведомления об их поступлении, даты регистрации заявок и номера приоритетов.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

  • разработке и реализации пневмотранспортирования продуктов обмолота в зерноуборочных комбайнах;
  • создании принципиально новых загрузочных устройств заменяющих собой винтовые шнеки для зерна и колосовых остатков;
  • реализации процесса перемещения зерна и колосовых остатков по материалопроводу с высокой надежностью и производительностью с последующим отделением их от воздуха;
  • возможности широкого применения пневмотранспортирования в зерноуборочных комбайнах для повышения технического уровня и качества сельскохозяйственных машин.

Внедрение. Опытный зерноуборочный комбайн “Енисей” – 1200р, оборудованный пневмотранспортирующими системами нагнетательного типа с разработанными загрузочными устройствами проходил испытания на уборке сои, пшеницы и овса в ООО “Янтарь” Спасского района в 2004 – 2005 годах, ООО “Раковское” Уссурийского района в 2005 – 2006 годах, Приморского края.

Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава, молодых ученых и аспирантов Приморской ГСХА (г. Уссурийск 2003 - 2006 гг.), на расширенном заседании кафедры “Механизация агропромышленного комплекса” института механизации сельского хозяйства ДальГАУ (2006 г.), на VII региональной межвузовской научно-практической конференции, посвященной 150-летию основания г. Благовещенска (2006 г.),на региональной межвузовской научно-прктической конференции, г. Биробиджан (2006г.) на научно-технических Советах инновационного ООО – “Агроконсул”, г. Владивосток (2004 – 2005 гг.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано одиннадцать печатных работ, общим объемом 4 печатных листа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 161 странице машинописного текста, содержит 7 таблиц, 49 рисунков, 31 приложение. Список литературы содержит 127 наименований, в том числе 7 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертации, её научную значимость и даны общие характеристики выполняемых исследований.

В первой главе приведен сравнительный анализ подъемно-транспорт­ных средств непрерывного действия по технологическим и технико-эконо­мическим показателям. Установлено, что наиболее перспективными подъ­емно-транспортными средствами являются пневмотранспортирующие уста­новки, которые, превосходя по многим параметрам шнеко-элеваторные транспортеры, могут заменить их в зерноуборочных комбайнах для переме­щения зерна и колосовых остатков. К тому же винтовые и скребкоые элева­торы зернокомбайнов имеют ряд серьезных недостатков, на что указывают многие ученые: Воронцов О.С., Глотов В.В., Гурьянов Ю.Г., Дроздов Н.И., Иванов В.Г., Климов А.А., Коваль Т.А., Комиссаров В.И., Левин Я.С., Липо­вецкий Э.И., Малис А.Н., Маньков Д.Ф., Морин И.В., Назаренко В.А., Пари­нов В.Ф., Присяжная С.П., Терентьев Ю.В., Строна И.Г., Усенко В.В., Чазов С.А.

Из всех пневмотранспортирующих систем наиболее производительными, надежными и простыми в эксплуатации являются пневмосистемы нагнетательного типа. Это выявлено из анализа научных исследований следующих авторов: Балацко Л.Д., Богданов И.Н., Боцманов В.В., Бурсиан В.Р., Вельшоф Г.И., Дзядзио А.М., Крамской В.Ф., Надейн А.А., Рабинович М.Б., Таубер Б.А., Успенский В.А., Muhrel K., Segler G., Vollheim R. Однако слабым звеном в нагнетательных пневмосистемах являются устройства для загрузки материала в пневмопровод с избыточным давлением. Причем особую сложность вызывает загрузка материала широким потоком, свыше 1000 мм, который поступает с очистки в зерновые и колосовые шнеки.

Анализ литературных источников и массив изобретений, сформированный на основе патентных исследований показал, что для нагнетательных пневмосистем предпочтительней применять загрузочные устройства эжекторно-конфузорного типа. Загрузочные устройства подобного типа, установленные вместо зерновых и колосовых шнеков имеют перед ними неоспоримые преимущества.

Однако они не обеспечивают загрузку плохосыпучих материалов в материалопровод при подаче более 1 кг/с. Энергия на ускорение, поступаемого зерна в материалопровод, доходит до 45% всей энергии, потребляемой на перемещение по транспортному каналу. Загрузочные устройства нагнетательных пневмотранспортирующих систем конфузорно-диффузорных типов до настоящего времени не встраивали в зерноуборочные комбайны вместо зерновых и колосовых шнеков. Они не были до сих пор объектами исследований, как основные составляющие единицы пневмоустановок, имеющих возможность производить формирование воздушных потоков в зонах смесительных камер при перемещении зерна в бункер и колосовых остатков на дообмолот.

Исходя из поставленной цели, были определены задачи исследований:

  1. Разработать загрузочные устройства, обеспечивающие поступление зерна и колосовых остатков в материалопровод с избыточным давлением.
  2. Определить взаимодействие зерновки с криволинейными направляющими лотками и ее кинематику на разгонном участке смесительной камеры.
  3. Провести экспериментальные исследования для определения качественных показателей процесса пневмотранспортирования продуктов обмолота.
  4. Обосновать экономическую эффективность работы опытного и базового комбайна.

Во второй главе “Теоретические исследования” представлены разрабо­танные загрузочные устройства для ввода зерна и колосовых остатков в ма­териалопровод с избыточным давлением с помощью смесительных камер. На рисунке 1 представлена схема загрузочного устройства для зерна, на рисунке 2 загрузочное устройство для колосовых остатков.

Рис. 1. Схема загрузочного устройства для пневмотранспортирования зерна в бункер: 1 – подводящий воздухопровод; 2 – винт; 3 – фиксатор; 4 – боковая стенка смесительной камеры; 5 – направляющие борта; 6 – лотки; 7 - конфузорно-диффузорный зазор; 8 – регулировочный винт; 9 – рама; 10 – отводящий материалопровод; 11 – балка; 12 – кромка воздухонаправляющей лопасти; 13 - воздухонаправляющая лопасть; 14 – кромка отражательного козырька; 15 - отражательный козырёк; 16 – плоская пружина.

 Схема загрузочного устройства нагнетательной пневмосистемы для-1

Рис. 2. Схема загрузочного устройства нагнетательной пневмосистемы для транспортировки колосовых остатков на дообмолот: 1 – отводящий материалопровод; 2 – фиксатор; 3 – входной лоток; 4 – рама; 5 – лоток промежуточный; 6 – кромка воздухонаправляющей лопасти; 7 - направляющие борта; 8 – кромка отражательного козырька; 9 – передний лоток; 10 – регулировочный винт; 11 – подводящий воздухопровод; 12 –крышка; 13 - пазы; 14 – направляющие пластины; 15 - отражательный козырёк; 16 – воздухонаправляющая лопасть.

Описаны конструкции и принцип работы обоих загрузочных устройств. Используя равенство приращения количества движения материала и импульс от воздушного потока выявили следующие факторы, влияющие на потери давления при разгоне материала, поступающего в материалопровод: начальная скорость схода зерна с кромки лотка; - скорость, приобретенная материалом к концу разгона; - скорость воздушного потока; - скорость витания материала; - концентрация аэросмеси. Задавая численные значения переменным: , , , , построили номограмму для определения потерь давления .

Установлены геометрические параметры лотков, влияющие на начальную скорость схода материала с их кромок. Для этого рассмотрели кинематику зерновки по криволинейной поверхности лотка (рис. 3).

Дифференциальные уравнения движения зерновки по криволинейной поверхности лотка представляют следующий вид:

; (1)

. (2)

Выразив из уравнения (2) значение N и, подставив в уравнение (1), получим общее уравнение движения зерновки по вогнутой криволинейной направляющей лотка. При угле встречи , когда зерновка потока пройдет всю направляющую часть лотка, конечная формула для определения имеет вид:

, (3)

где - скорость встречи зерновки с лотком при ; - наименьшее расстояние линии падения зерновки до центра закругления вогнутой направляющей лотка в момент ее прохода через конфузорно-диффузорный зазор S = - ; - радиус закругления направляющих лотков; - коэффициент трения зерновки о поверхность лотка. Анализируя формулу (3) получили, что максимальную скорость схода = 1,1 – 1,2 м/с зерновка достигает при следующем диапозоне изменения переменных: =1,2 – 1,4 м/с; = 45 – 55 мм; = 30 – 35 мм; S = 18 – 25 мм; ; .

При сходе зерновки с кромки лотка в зоне смесительной камеры происходит формирование аэросмеси, где поток частиц разгоняется до скорости . На рисунке 4 приведена схема поведения зерновки в зоне поступления в смесительную камеру с начальной скоростью схода .

Исходя из условий равновесия, движение зерновки на разгонном участке опишем дифференциальными уравнениями.

, (4)

, (5)

где , - соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие скорости зерновки; - скорость воздуха; - коэффициент пропорциональности.

,

где - коэффициент аэродинамического сопротивления (для сои - = 0,18 – 0,20); - плотность воздуха; - площадь миделевого сечения зерновки.

Решая уравнение (4), а затем уравнение (5), получим значения горизонтальных и вертикальных составляющих (x, и у, ) траектории полета и скорости движения зерновки на разгонном участке.

, (6)

, (7)

, (8)

, (9)

где Нкон – расстояние от дна смесительной камеры до свободной консоли лотка; m – масса зерновки.

Подставляя численные значения переменных в формулы (6, 7, 8, 9), получили горизонтальную составляющую зерновки сои через t=0,22 секунды, которая принимает значение 9,5 м/с, что в 4,5 раза больше вертикальной составляющей , при скорости воздуха = 42 м/с и начальной скорости схода = 0,8-1,0 м/с. Траектория первого «скачка» получается вытянутой и составляет = 1,0 - 1,2 м, а её линейная скорость =3-6 м/с при =22-42 м/с.

 Схема формирования воздушного потока в смесительной камере-62

Рис. 5. Схема формирования воздушного потока в смесительной камере загрузочного устройства нагнетательной системы для транспортирования колосовых остатков в зерноуборочном комбайне.

Потери давления в полостях смесительных камер загрузочных устройств (рис. 1, 2) определяли через формирование воздушного потока. На рисунке 5 изображена схема взаимодействия воздушного потока с элементами загрузочного устройства (рис. 2) для транспортировки колосовых остатков.

Обозначим: АО и АО – нижние направляющие лотков; ОВ и ОВ – воздухонаправляющие лопасти; 1 – 2 и 3 – 4 - верхние границы воздушной струи при расширении; 1- 5 – дно смесительной камеры; h – высота подъема второго лотка относительно первого; - расстояние от дна смесительной камеры до кромки отражательного козырька; - расстояние от дна смесительной камеры до кромки воздухонаправляющей лопасти первого лотка; °- угол между нижней образующей лотка и воздухонаправляющей лопастью; °- угол расширения воздушной струи после конфузора; s - расстояние от дна смесительной камеры до верхней точки соприкосновения струи воздуха с частью воздухонаправляющей лопасти первого лотка.

Формирование воздушного потока рассмотрим на участке от кромки отражательного козырька (сечение 1) до кромки воздухонаправляющей лопасти второго лотка (сечение 5). На этом участке воздушный поток проходит через ряд местных сопротивлений, что вызывает потери давления , которые выразятся уравнением:

=+, (10)

где - потери давления на участке от кромки отражательного козырька (сечение 1) до кромки воздухонаправляющей лопасти первого лотка (сечение 3); - потери давления до кромки воздухонаправляющей лопасти второго лотка.

Все потери давления с некоторыми допущениями суммировались от многократных расширений (диффузоров) и сжатий (конфузоров) воздушного потока. Преобразовывая уравнение (10) с учетом допущений, получили формулу, определяющую потери давления при формировании воздушного потока.

,(11)

где =- ; (12)

; (13)

- скорость воздуха; - длина воздухонаправляющей лопасти, равной диаметру воздухопровода ( = D).

Построены графики зависимостей, анализ которых указывает, что на потери давления в загрузочном устройстве оказывают влияние следующие факторы: расстояния от дна смесительной камеры до кромок воздухонаправляющих лопастей - и до кромки отражательного козырька - ; угол наклона воздухонаправляющих лопастей - ; скорость воздушного потока при входе в смесительную камеру - ; расстояние между воздухонаправляющми лопастями по высоте – h относительно дна смесительной камеры.

В третьей главе изложена программа экспериментальных исследований, методика их выполнения и обработка результатов экспериментов.

Программа исследований включала:

  • определение закономерностей изменения кинематики зерна и колосовых остатков, поступающих в материалопровод с избыточным давлением загрузочных устройств;
  • установление параметров, влияющих на формирование воздушных потоков и аэросмесей в зоне смесительных камер;
  • проверка влияния скорости воздуха, вида сельскохозяйственных культур, влажности, засоренности на основные показатели процесса пневмотранспортирования продуктов обмолота;
  • сравнительная оценка шнеко-скребковых элеваторов с пневмотранспортированием зерна и колосовых остатков по количеству дробления семян сои, потерям за очисткой, по засоренности бункерного зерна, стоимости, металлоемкости.

Даны характеристики лабораторных установок и приборного обеспечения экспериментальных исследований, условий проведения опытов и измерений исследуемых параметров. Лабораторные исследования проводили на сое, пшенице, овсе. Подачу регулировали от 0,8 до 4,5 кг/с на зерне, от 0,5 до 1,5 кг/с на колосовых остатках. Время опыта составляло 18-25 с, влажность варьировали от 10% до 30% (зерно), от 15% до 30% (колосовые остатки), а засоренность соответственно от 2% до 10% и от 30% до 45%.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований, проведенных по методикам, изложенным в третьей главе. Приведены основные экспериментальные зависимости и установлены оптимальные параметры, подтверждающие теоретические исследования второй главы.

Выявлены режимы работы обоих загрузочных устройств зерна и колосовых остатков. Все исследования проверяли поэтапно последовательно.

Первый этап экспериментальных исследований состоял в: определении радиуса закругления лотка - Rз; установлении величины конфузорно-диффузорного зазора – S; выявлении наименьшего расстояния линии падения зерновки сои до центра закругления направляющей лотка – Rо; выборе материала для изготовления лотков. Критерием оптимизаций являлась начальная скорость схода зерновки Vнх с кромки нижней закругленной консоли лотка без воздействия воздушного потока. Результаты экспериментальных исследований подтвердили теоретические, где скорость схода Vнх достигла максимальных величин при следующих значениях переменных: = 50 - 60 мм; =25 - 28 мм; S = 20 – 25 мм, (рис. 6).

Для изготовления лотков использовали органическое стекло, листовую сталь и резину. Наибольшая скорость схода Vнх получена при движении зерновки по органическому стеклу, меньше по резине. Однако в первом случае, через короткий промежуток времени (t = 50 – 60 c), на кромке лотка начинали скапливаться мелкие частицы и скорость движения сыпучего материала резко снижалась. Объясняется это тем, что на кромке лотка скапливались заряды, которые препятствовали движению сыпучего материала. Поэтому лотки изготавливали из оцинкованной стали с толщиной листа = 0,5 мм.

 Изменение скорости сходаVнх зерновки сои с кромки лотка в зависимости-88

Рис. 6. Изменение скорости сходаVнх зерновки сои с кромки лотка в зависимости от при скорости встречи с лотком =0,8 м/с; 1 - = 40 мм; 2 - =50 мм; 3 - =60 мм; лоток изготовлен из оцинкованной стали.

экспериментальная зависимость

теоретическая зависимость

На втором этапе экспериментальные исследования проводили с воздействием воздушного потока на сыпучий материал, поступаемый в смесительную камеру через один конфузорно-диффузорный зазор. Для этого использовали по два смежных лотка; два в начале смесительной камеры около кромки отражательного козырька, в середине и в конце перед входом в отводящий материалопровод.

Критериями оптимизации, согласно теоретическим исследованиям явились: потери давления ; скорость схода потока частиц Vнх с кромки нижней направляющей лотка; скорость схода потока частиц на разгонном участке; дробление семян сои Dр %. Анализ существующих загрузочных устройств, в том числе разработанное (рис. 1), выявил независимые переменные факторы: угол наклона воздухонаправляющих лопастей, °; расстояние от кромки свободной консоли лотка до дна смесительной камеры, Нкон; подача зерна, qп; скорость воздуха Vв.

Все опыты выполняли по полнофакторному эксперименту типа “24”. Значения критериев оптимизации в матрицах планирования являются средними из трех параллельных опытов, что обеспечило величину доверительной ошибки среднего менее ± 5%. На рисунке 7 представлены горизонтальные и вертикальные составляющие скорости .

Анализируя результаты полнофакторного эксперимента и значений и на рисунке 7 выявили лучшие показатели критериев оптимизации ( = 450-500 Па, Vнх = 1,1 м/с, = 5,2 м/с, Dр = 0,2%) при: ° = 18° - 25°; Нкон = 0,8 D – 1,0 D; qп = 0,3 – 0,4 кг/с; Vв = 38 – 45 м/с.

 Графики составляющих и потока сои в зависимости от времени t:-102

Рис. 7. Графики составляющих и потока сои в зависимости от времени t: Нкон = 0,5 D; D=150 мм; =0,78 м/с; =0,4 кг/с; -(1-=43,9 м/с; 2- =35,5 м/с; 3-=28,7 м/с); ° = 20°.

экспериментальная зависимость

теоретическая зависимость

На третьем этапе определяли потери давления при формировании воздушного потока в смесительных камерах. Экспериментальными исследованиями выявлены значения потерь давления при перемещении воздушного потока в смесительных камерах обоих загрузочных устройств. Длину входного окна смесительных камер принимали в пределах 1100 мм. Установили, что потери давления в смесительных камерах не превышали 800 Па для колосовых остатков и 650 Па для зерна при следующих значениях переменных: кромки лотков устанавливали с углом подъема ° для зерна не менее 6°, колосовых остатков соответственно в пределах 6°-10°; для транспортировки колосовых остатков лотки располагали с интервалом от 1,0 D до 1,2 D диаметра воздухопровода; углы наклона ° воздухонаправляющих лопастей принимали для зерна – (15°-20°), колосовых остатков – (22°-25°); кромки отражательных козырьков находились на расстоянии Нк от дна смесительных камер от 0,25 D до 0,3 D - для колосовых остатков и от 0,3 D до 0,5 D – для зерна; скорость воздушного потока на входе в смесительную камеру варьировалась соответственно - для зерна от 45 м/с до 50 м/с, колосовых остатков от 38 м/с до 42 м/с.

На четвертом этапе, согласно задачам исследований, устанавливали значения качественных показателей (выбивание воздуха и мелких примесей, производительность и дробление семян сои).

 Производительность пневмоустановки при транспортировке зерна в-117 Рис. 8. Производительность пневмоустановки при транспортировке зерна в зависимости от скорости воздуха при: 1- соя; 2- пшеница; 3- овес; ° = 18°; В = 150 мм; H = 200 мм; D = 150 мм; = 0,5D; = 1100 мм; = 6 м; = 6°.

Выбивание воздуха и аэросмеси при проведении исследований регулировали следующими переменными: углом наклона воздухонаправляющих лопастей, °; углом подъема кромок лотков, °; расположением кромок отражательных козырьков над дном смесительной камеры, Нк. Выявили, что существенное влияние на производительность пневмотранспортирования оказывает скорость воздушного потока (рис. 8), в меньшей мере угол подъема ° кромок лотков относительно дна смесительной камеры и угол наклона воздухонаправляющих лопастей, (рис.9).

Дальнейшее увеличение скорости воздуха вызывало резкое возрастание потребление энергий и дробление семян сои.

В пятой главе изложены результаты сравнительных испытаний зерноуборочного комбайна “Енисей” – 1200р, оборудованного пневмосистемами нагнетательного типа с разработанными загрузочными устройствами, встроенные вместо шнеко-элеваторных устройств.

Опытный комбайн содержит все составляющие узлы и детали, указанные на схеме (рис. 10).

Рис. 10. Схема нагнетательных пневмосистем для транспортировки зерна и колосовых остатков в зерноуборочном комбайне: 1, 2 – загрузочные устройства для зерна и колосовых остатков; 3, 4 – материалопроводы для колосовых остатков и зерна; 5 - домолачивающее устройство; 6 – отделитель колосовых остатков от воздуха; 7 – шкив привода вала вентиляторов для зерна и колосовых остатков; 8 – рама для уста­новки обоих вентиляторов; 9 – ремень (клиновой); 10 – шкив муфты молотилки; 11 – отделитель-разгружатель зерна от воздуха; 12 – бункер; 13 – двигатель; 14, 15 – вентиляторы для транспортировки зерна и колосовых остатков; 16 – обратный воздухопровод; 17, 18 – подводящие воздухопроводы соответственно для зерна и колосовых остатков; 19 – вал привода рабочих колёс обоих вентиляторов; 20 – дефлекторы для направления очищенного воздуха на двигатель.

Испытания проводили на уборке сои, пшеницы и овса. Установлено, что пропускная способность пневмотранспортирующих устройств зерна и колосовых остатков на уборке зерновых и бобовых культур соответствует производительности базового комбайна. Во время испытания комбайнов выявлено, что суммарный процент повреждения семян зерна сои (бункерное зерно) у опытного комбайна на 6 – 8% меньше, чем у базового.

1) Пз % = 0,026 (qп - 3,5)2+ 0,188 (qп- 3,5) + 0,72

2) Пз % = 0,016 (qп - 3,5)2+ 0,16 (qп- 3,5) + 1,313

1) Dр % = 0,072 (qп - 3,5)2- 0,39 (qп - 3,5) + 8,5

2) Dр % = 0,133 (qп - 3,5)2- 0,601 (qп - 3,5) + 0,72

 Сравнительные показатели полевых испытаний-128

Рис. 11. Сравнительные показатели полевых испытаний опытного (1) и базового (2) зерноуборочных комбайнов в зависимости от приведенной подачи хлебной массы: А - потери зерна за очисткой %; Б - содержание дробленого зерна сои в бункерах соответственно опытного и базового комбайнов.

На разницу в повреждении повлияли транспортирующие органы (рис. 11Б). Влажность колосовых остатков более 28 – 30% не оказывала влияния на работоспособность пневмотранспортирующих систем, в то же время шнеко-элеваторные устройства при транспортировке колосовых остатков забивались. Потери зерна за опытным комбайном свободным зерном в половосоломистой массе не превысили 1,5%, что на 0,45% меньше чем у базового.

Расход энергии у пневмотранспортирующих устройств составил: - 26,3 МДж (для зерна); - 13,3 МДж (для колосовых остатков).

В шестой главе приведены показатели экономической эффективности от использования пневмотранспортирования продуктов обмолота в зерноуборочном комбайне.

Экономическая эффективность складывалась из следующих показателей: - снижения дробления семян сои; - уменьшения потерь зерна за очисткой; - меньшей засоренностью бункерного зерна.

В результате общий расчетный экономический эффект от применения загрузочных устройств для пневмосистем нагнетательного типа для зерна и колосовых остатков составил от 450 до 600 рублей на 1 т намолоченного зерна сои.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

  1. На основании проведенного анализа выявлено, что винтовые шнеки и скребковые элеваторы допускают дробление сои до 8-8,5%. Они недостаточно надежны в эксплуатации, скребки элеваторов, винты шнеков и сочленения шарнирных соединений цепей изнашиваются за 2-3 сезона, их производительность не превышает 3 - 3,5 кг/с.
  2. Разработанные пневмотранспортирующие системы нагнетательного типа имеют следующие параметры загрузочных устройств для зерноуборочного комбайна с пропускной способностью не менее 9-10 кг/с:

- лотки выполнены в виде подковы с выпуклыми передними и задними образующими, у которых радиус закругления направляющих кривых и образующих равны 48-55 мм;

- закругленные консоли нижней части образующих лотков перекрываются воздухонаправляющими лопастями;

- величина конфузорно-диффузорного зазора S составляет 22-25 мм;

- угол наклона ° воздухонаправляющих лопастей составляет:15°- 18° (для зерна); 20° - 25° (для колосовых остатков);

- угол подъема ° кромок лотков относительно дна смесительной камеры должен быть для сои: 3°-5°,пшеницы:5°-6°, овса:6°-9°,колосовых остатков:10°-12°.

- высота Hк расположения кромки отражательного козырька относительно дна смесительной камеры устанавливается: (0,4-0,5)D диаметра материалопровода (для зерна); (0,25-0,3)D для колосовых остатков;

- для транспортировки колосовых остатков лотки в смесительной камере следует располагать с интервалом друг от друга – от 1,0 D до 1,2 D диаметра материалопровода.

  1. Загрузочные устройства разделяют зерновую массу и колосовые остатки на потоки, которые направляются лотками в смесительные камеры. При этом скорость схода транспортируемых частиц зерна с кромок лотков должна быть не ниже 0,85 м/с.
  2. Диаметр материалопровода, обеспечивающий надежное перемещение зерна и колосовых остатков, нужно принимать от 200 до 250 мм, а длинну отделителей-разгружателей равной 1000-1300 мм.
  3. Скорость воздушного потока в смесительных камерах обоих загрузочных устройств нужно задавать: для зерна - 45-50 м/с, производительность вентилятора по воздуху 4,5 -5,2 м3/с; для колосовых остатков соответственно 38-42 м/с, производительность вентилятора по воздуху 3,8-4,0 м3/с.
  4. Пневмотранспортирующие системы нагнетательного типа с разработан­ными загрузочными устройствами снижают дробление зерна сои в 4-6 раз по сравнению с элеваторно-шнековыми, обеспечивают надежное перемещение продуктов обмолота в зерноуборочном комбайне при подаче до 10-12 кг/с. Снижены: стоимость изготовления пневматических устройств на 15-20%, за счет применения пластмассовых воздуховодов; масса на 30-40%. Потери зерна за очисткой свободным зерном у опытного комбайна на 0,3-0,4% меньше базового, а бункерное зерно содержит на 1,5-2% меньше сорных примесей, при этом расход энергии на пневмотранспортирование продуктов обмолота составляет: для зерна – 26,3 МДж; для колосовых остатков – 13,3 МДж.
  5. Экономический эффект от применения пневмотранспортирования продуктов обмолота в зерноуборочном комбайне составил от 450 до 600 рублей на 1 тонну намолоченного зерна сои. Все затраты на переоборудование зернового комбайна окупятся за 0,33 года работ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Паринов В.Ф. Анализ пневмотранспортирующих систем при разработке пневмоустановки и выполнение погрузочно-разгрузочных работ / В.Ф. Паринов, Е.В. Савельева // Совершенствование средств механизации и их использование на Дальнем Востоке: сб. науч. тр. - Уссурийск, 2004. - С 106-118.
  2. Паринов В.Ф. Влияние конструктивных особенностей приемников и разгружателей пневмосистем на встраивание их в технологические машины / В.Ф. Паринов, Е.В. Савельева // Актуальные вопросы конструирования, эксплуатации и сервиса механических, пневматических и электротехнических устройств сельскохозяйственного назначения: сб. науч. тр. ПГСХА – Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2005. - С 162-167.
  3. Савельева Е.В. Анализ конструктивных параметров приемников всасывающего типа / Е.В. Савельева // Актуальные вопросы конструирования, эксплуатации и сервиса механических, пневматических и электротехнических устройств сельскохозяйственного назначения: сб. науч. тр. ПГСХА. – Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2005. - С 167-178.
  4. Савельева Е.В. Системный анализ конструкций загрузочных устройств нагнетательных систем для разработки приемника всасывающего типа / Е.В. Савельева, Ю.Н. Рубан, В.Ф. Паринов // Молодые ученые агропромышленному комплексу Дальнего Востока: сб.науч.тр., Вып. №5 ПГСХА. – Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2005. - С. 263-270.
  5. Савельева Е.В. Формирование воздушного потока в загрузочном устрой­стве нагнетательной системы для транспортирования колосовых остатков в зерноуборочном комбайне/ Е.В. Савельева, Ю.Н. Рубан // Актуальные вопросы теории, использования и технического сервиса средств механизации агропромышленного комплекса: сб. науч. тр. ПГСХА. – Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2006. – 170 – 182.
  6. Савельева Е.В. Формирование воздушного потока в загрузочном устрой­стве нагнетательной системы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне/ Е.В. Савельева // Молодые ученые - агропромышленному комплексу Дальнего Востока. Материалы межвузовской научно-практической конференции аспирантов, молодых ученых и специалистов, 01-02 января 2005 года: сб. науч. тр. № 6 ПГСХА. – Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2006. – 179 – 185.
  7. Савельева Е.В. Загрузочное устройство нагнетательной системы для транспортирования колосовых остатков в зерноуборочном комбайне/ Е.В. Савельева // Молодые ученые - агропромышленному комплексу Дальнего Востока. Материалы межвузовской научно-практической конференции аспирантов, молодых ученых и специалистов, 01-02 января 2005 года: сб. науч. тр. № 6 ПГСХА. – Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2006. – 186 – 189.
  8. Савельева Е.В. Загрузочные устройства пневмотранспортирующих систем в зерноуборочных комбайнах/ Е.В. Савельева, В.Ф. Паринов // Тракторы и сельскохозяйственные машины.-2006.- № 9.- С.16-19.
  9. Савельева Е.В. Пневмотранспортирующие устройства/ Е.В. Савельева, Ю.Н. Рубан // Молодежь XXI века: Шаг в будущее. Материалы научно-практической конференции, посвященной 150-летию основания г. Благовещенска: сб. науч. тр. – Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2006. –С. 233 – 234.
  10. Савельева Е.В. Формирование аэросмеси в зоне смесительной камеры материалапровода // Высшая школа – важнейший государственный ресурс регионального развития. Региональная межвузовская научно- практическая конференция, Биробиджан, 24 марта – 13 мая 2006г.: сб. материалов/ под ред. Н.Н. Паранчер. – в 2 т. - Биробиджан: АмГУ БФ, 2006 – С.319-325.
  11. Савельева Е.В.Движение зерновки по поверхности лотка загрузочного устройства / Е.В. Савельева, Ю.Н. Рубан // Высшая школа – важнейший государственный ресурс регионального развития. Региональная межвузовская научно- практическая конференция, Биробиджан, 24 марта – 13 мая 2006г.: сб. материалов/ под ред. Н.Н. Паранчер. – в 2 т. - Биробиджан: АмГУ БФ, 2006 – С.326-332.


 



<
 
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.