Обоснование конструктивно-технологических параметров адаптивного делителя зернового потока
На правах рукописи
ВОСТРИКОВ Павел Сергеевич ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АДАПТИВНОГО ДЕЛИТЕЛЯ ЗЕРНОВОГО ПОТОКА Специальность 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства (технические наук
и)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук ВОРОНЕЖ – 2011
Работа выполнена на кафедре «Сельскохозяйственные машины» ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» Доктор технических наук, профессор Научные руководители:
Кузнецов Валерий Владимирович, Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Тарасенко Александр Павлович Доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты:
Тишанинов Николай Петрович Кандидат технических наук, доцент Королев Александр Иванович Ведущая организация – ОАО «Воронежсельмаш»
Защита диссертации состоится «21» февраля 2012 г. в 1000 часов на засе дании диссертационного совета Д 220.010.04 при ФГБОУ ВПО «Воронеж ский государственный аграрный университет имени императора Петра I» по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Воро нежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» С авторефератом можно ознакомиться на сайтах www.vsau.ru и www.vak.ed.gov.ru
Автореферат разослан «20» января 2012 года
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент Шатохин И.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Широкое распространение в тех нологии послеуборочной обработки зерна получили зерноочистительные аг регаты и комплексы. Увеличение производительности агрегатов сопровожда ется необходимостью деления зернового потока на две части. При неравно мерном делении зернового потока происходит перегрузка одной и недогрузка другой технологической линии. Перегрузка рабочих органов зерноочисти тельных машин приводит к снижению качества получаемого зерна, а не догрузка – к снижению производительности. Существующие делительные устройства не обеспечивают необходимой точности деления зернового пото ка. Одним из путей решения этой проблемы является разработка нового де лительного устройства, позволяющего делить зерновой поток с необходимой точностью.
Предлагается разработать конструкцию адаптивного делителя позво ляющего делить зерновой поток с требуемой точностью. Это обеспечит оп тимальную загрузку каждой из двух параллельно работающих технологиче ских линий. Тем самым будет обеспечена оптимальная загрузка каждой зер ноочистительной машины технологической линии, что позволит с одной сто роны получать зерно лучшего качества, с другой стороны увеличить произ водительность технологической линии.
Цель работы – обеспечение оптимальной загрузки двух параллельных технологических линий зерноочистительных агрегатов путем повышения точности распределения зернового потока между ними.
Объект исследований – процесс деления зернового потока на две час ти.
Предмет исследования – закономерности процесса деления зернового потока на две части.
Научная новизна работы:
Разработана технологическая схема адаптивного делителя позволяющего делить зерновой поток с необходимой точностью.
Разработана математическая модель процесса деления зернового потока на две части, позволяющая определить коэффициент равномерности деле ния потока и отличающаяся учетом основных параметров адаптивного де лителя.
Получены закономерности позволяющие определить рациональные пара метры и режимы работы адаптивного делителя.
Практическая значимость. Использование адаптивного делителя по зволит обеспечить оптимальную загрузку машин зерноочистительного агре гата, за счет повышения точности деления зернового потока на две части. Ре зультаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть ис пользованы при проектировании, настройке и эксплуатации адаптивных де лителей зерновых потоков.
Достоверность научных положений подтверждается результатами экспериментальных исследований и обработкой опытных данных на компь ютере с использованием статистических программ. Результаты теоретиче ских исследований согласуются с экспериментальными данными.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научных конференциях Воронежского государст венного аграрного университета в 2009 и 2010 годах, Рязанской государст венной сельскохозяйственной академии в апреле 2009, Московского государ ственного агроинженерного университета в июне 2009, Курской государст венной сельскохозяйственной академии в январе 2010 года.
Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных в перечнях ВАК.
На защиту выносятся:
Технологическая схема адаптивного делителя зернового потока;
Математическая модель процесса деления зернового потока на две части, учитывающая основные параметры адаптивного делителя и позволяющая определить коэффициент равномерности деления потока;
Закономерности, определяющие рациональные параметры и режимы ра боты адаптивного делителя;
Результаты исследований процесса деления зернового потока в адаптив ном делителе;
Экономическая оценка эффективности применения адаптивного делителя зернового потока.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, экономического обоснования, общих выводов, списка ис пользованных источников и приложений, изложена на 122 страницах маши нописного текста, содержит 39 рисунков и 23 таблицы. Список использован ных источников включает 122 наименования.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении показана актуальность темы, сформулированы цель ис следований, объект и предмет исследований, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» рассмот рены основные сферы использования делительных устройств зернового по тока, приведено влияние зерновой нагрузки на функционирование рабочих органов машин, а также рассмотрены конструкции и работа устройств деле ния зернового потока.
При рассмотрении сфер использования делительных устройств зерно вого потока было выявлено, что они нашли широкое применение в конструк циях зерноочистительных машин и агрегатов. Процесс деления зернового потока в зерноочистительных машинах решен эффективным образом. Одна ко машины остаются чувствительными к величине загрузки. Изучением влияния загрузки зерноочистительных машин занимались такие ученые как Н.Г. Гладков, Н.М. Ивлиева, В.В. Кузнецов, А.Я. Малис, Г.Т. Павловский, А.П. Тарасенко, З.Л. Тиц, Г.Д. Терсков. При неравномерном делении зерно вого потока происходит перегрузка машин одной технологической линии и недогрузка машин другой технологической линии. Применяемые устройства не позволят добиться необходимой точности деления зернового потока. Низ кая точность деления зернового потока обусловлена тем, что поток не полно стью заполняет входной патрубок, а ось его симметрии не совпадает с осью симметрии делительного устройства. Делители зернового потока можно раз делить на устройства активного действия и пассивного. Устройства пассив ного действия состоят, как правило, из неподвижных частей и не могут пере распределять зерновой поток. У них отсутствует контролирующее устройст во и поэтому они не обеспечивают высокой точности деления. Делители ак тивного действия, как правило, состоят из подвижных частей и могут пере распределять зерновой поток. Они также могут выполняться с контроли рующим устройством.
Существующие делительные устройства не отличаются высокой точ ностью деления потока. В связи с этим возникла необходимость создания де лительного устройства с высокой точностью деления зернового потока.
Выравнивание зернового потока обеспечивают путем регулирования подачи сыпучего материала на делитель в зависимости от показания контро лирующего устройства.
Принцип действия устройства основан на работе автоматических сис тем и не требует воздействия на процесс из вне. Такое устройство обеспечи вает в автоматическом режиме деление зернового потока с требуемой точно стью.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследований:
Провести анализ показателей работы делителей зернового потока и обос новать направления их совершенствования.
Разработать технологическую схему адаптивного делителя зернового по тока.
Разработать математическую модель процесса деления зернового потока на две части в адаптивном делителе.
Исследовать процесс деления зернового потока в адаптивном делителе.
Дать экономическую оценку эффективности применения адаптивного де лителя зернового потока.
Во второй главе «Теоретические исследования рабочего процесса адаптивного делителя зернового потока» исследован характер изменения угла поворота коромысла в зависимости от равномерности деления зернового потока при заданных конструктивных параметрах устройства. Для этого рас сматривали положение коромысла в состоянии равновесия (рисунок 1) и не уравновешенном состоянии (рисунок 2).
Рисунок 2 - Схема коромысла в неуравно Рисунок 1 - Схема коромысла в состоянии вешенном состоянии равновесия Зависимость угла поворота коромысла от величины равномерности де ления зернового потока исследовали по формуле 4sb tg = tg, (1) R + 4 Sb где S – площадь сечения зернового потока при равномерном делении, м ;
R – масса коромысла, кг;
s – величина площади сечения зернового потока на которую изменятся оба потока при неравномерном делении, м2;
b – поло вина длины плеча коромысла, м;
– удельная масса зернового вороха, кг/м3;
– половина угла между плечами коромысла, град.
Угол поворота коромысла зависит от его конструктивных особенностей, удельной массы и площади сечения по ступающего зернового вороха.
Площадь сечения зернового пото ка, поступающего в адаптивный дели тель, приближенно напоминает собой круг. Рассмотрим окружность на коор динатной плоскости (рисунок 3).
Уравнение окружности с центром в начале координат имеет вид: x2+y2=r2, тогда площадь сечения меньшего зерно вого потока поступающего на одно плеч Рисунок 3 – Площадь сечения зернового коромысла определяется по формуле: потока при делении на две части r r (S s) = 2 r x dx = 2 r 2 x 2 dx, 2 x r V п t H cos V n t (2) где Xr – смещение зернового потока, м ;
VП – скорость перемещения гибкого зернопровода, м/с;
t – время перемещения гибкого зернопровода, с;
Н – высота гибкого зернопровода, м;
r – радиус зернового потока поступаю щего в делитель, м;
– угол наклона делительного устройства к горизонту, град.
Площадь сечения зернового потока поступающего на другое плечо ко ромысла будет большей, ее можно вычислить по формуле:
x r V п t H cos V n t (S + s) = 2 r 2 x 2 dx = 2 r x 2 dx.
r r (3) При равномерном делении зернового потока площади его сечений, по ступающие на левое и правое плечо коромысла, будут одинаковыми и соста вят:
r S = 2 r 2 x 2 dx.
0 (4) Величина площади сечения, на которую изменятся оба потока после разделения, при неравномерном делении равняется:
x r V п t H cos V n t s=2 r x dx = 2 r 2 x 2 dx.
2 0 0 (5) На рисунке 4 представлена зависимость угла поворота коромысла от величины смещения зернового потока в адаптивном делителе при различ ных коэффициентах заполнения входного патрубка.
Как видно из рисунка, град зависимость величины угла по- ворота коромысла от смещения зернового потока относительно оси делителя носит практиче- ски прямолинейный характер до некоторого значения. При увеличении смещения зерново- го потока больше некоторой величины, угла поворота ко- ромысла останавливается на некотором значение. Этот мо 0 4 8 12 16 20 24 28 32 мент обусловлен тем, что зер- при =0,8 при =0,6, при =0,4 при =0, новой поток целиком попадает Ри только на одно плечо коромыс- сунок 4 – Зависимость угла поворота коромысла ла. от величины смещения зернового потока Дальнейшее смещение потока не приводит к изменению угла поворота коромысла.
При смещении зернового потока относительно делителя будут изме няться площади сечения зерновых потоков поступающих на коромысло и как следствие, их расход. Определим влияние смещения зернового потока от носительно делителя на коэффициент равномерности деления К при различ ных коэффициентах заполнения входного патрубка.
Изменение коэффици- К ента равномерности деления зернового потока К от вели- 0. чины смещения при раз- 0.8 0. личных коэффициентах за- 0. 0. полнения входного патрубка 0. представлено на рисунке 0. 5. 0. При увеличении сме- 0. щения зернового потока 12 16 20 24 28 32 36, 0 4 относительно делителя про- 10-3м при =0,8 при =0, исходит снижение коэффи- при =0,4 при =0, циента равномерности деле- Рисунок 5 – Зависимость коэффициента равномерно ния К. При уменьшении ко- сти деления К от смещения зернового потока эффициента заполнения вход ного патрубка коэффициент равномерности деления К снижается значи тельно интенсивнее, чем при более высоком коэффициенте заполнения.
Рассмотрим движение зернового потока в делительном устройстве (ри сунок 6). Поток при делении будет двигаться по траекториям 1-2-3-4 и 1-2-3 5.
Скорость движения зернового потока в выходном патрубке c меньшим расходом зерна определяется по формуле:
4 = 12 + 2 g [L(sin f cos) + H (sin f cos ) + 2b{sin( + ) f cos( + )}], (6) где 1 – начальная скорость движения зернового потока, м/с;
g – уско рение свободного падения, м/с;
L – длина подающего зернопровода, м;
f – ко эффициент трения зерна;
H – высота отклоняющегося гибкого трубопровода, м, – угол наклона подающего зернопровода к горизонту, град;
– угол по ворота коромысла, град;
– угол наклона делительного устройства к гори зонту, град;
b – половина длины плеча коромысла, м;
– половина угла меж ду плечами коромысла, град.
Скорость движения зернового потока в выходном патрубке с большим расходом зерна определяется по формуле:
5 = 12 + 2 g [L(sin f cos) + H (sin f cos ) + 2b{sin( ) f cos( )}].
(7) Тогда расход через один выходной патрубок составит Qmax=5(S+s), а расход через другой выходной патрубок – Qmax=4(S-s).
Уравнение описывающее процесс деления зернового потока в адаптив ном делителе H cos Vпt H cos Vп t r x dx r x dx 8b 8b 2 2 2 12 + 2 g L(sin f cos + H (sin f cos ) + 2bsin + arctg tg f cos + arctg tg 0 r r R + 8b r 2 x 2 dx R + 8a r 2 x 2 dx r r 2 x 2 dx 0 H cos Vпt K= H cos V t п H cos Vп t H cos Vпt r 2 x 2 dx r x dx r x dx 8b 8b 2 2 2 r v12 + 2 g L(sin f cos ) + H (sin f cos ) + 2bsin arctg tg f cos arctg tg 0 r r R + 8b r 2 x 2 dx R + 8b r 2 x 2 dx (8) 0 Величина коэффициента равномерности деления зависит от многих факторов, таких как начальная скорость потока, углы наклона подающего зернопровода и делительного устройства к горизонту, площади сечения зер новых потоков в выходных патрубках и физико-механических свойств зер нового потока.
Адаптивный делитель способен перераспределять зерновые потоки между входными патрубками в зави симости от показания контролирующе го устройства.
Для определения времени вы равнивания зернового потока в адап тивном делителе воспользуемся мате матической моделью процесса его де ления. При отклонении серийного де лительного устройства от вертикально го расположения коэффициент равно мерности деления будет снижаться.
Определим время необходимое для выравнивания зернового потока до К=1 при различных коэффициентах за полнения входного патрубка и раз личных углах наклона адаптивного де Рисунок 6 – Схема траекторий движения лителя к горизонту.
зернового потока при делении Изменение коэффициента равно мерности К с течением времени t при различных углах наклона адаптивного делителя к горизонту и различных коэффициентах заполнения входного патрубка представлено на рисунке 7.
К К 0. 0.9 0. 0.8 = =75 0. 0.7 = =70 0. 0. =65 = 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.2 0. 0.1 0. t,с 4 t,с 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 а) При коэффициенте заполнения =0,8 б) При коэффициенте заполнения =0, К1 К 85 0.9 0.9 0.8 0. =75 = 0.7 0. =70 = 0.6 0. =65 = 0.5 0. 0.4 0. 0.3 0. 0.2 0. 0.1 0. 2.5 t,с t,с 0 0.5 1 1.5 2 0 0.5 1 1.5 в) При коэффициенте заполнения =0,4 г) При коэффициенте заполнения =0, Рисунок 7 – Время выравнивания зернового потока в адаптивном делителе при различных углах и коэффициентах заполнения входного патрубка.
Время выравнивания зернового потока уменьшается при увеличении угла наклона адаптивного делителя к горизонту и снижении коэффициента заполнения его входного патрубка. Изменение коэффициента равномерности деления зернового потока во времени носит нелинейный характер.
В третьей главе «Программа и методика экспериментальных иссле дований» изложена программа и методики экспериментальных исследований.
Программа предусматривала исследовать: физико-механические свойства компонентов зернового вороха, факторы влияющие на процесс деления зер нового потока, влияние конструктивно-технологических параметров адап тивного делителя на качество его работы, провести лабораторные исследова ния процесса деления зернового потока в адаптивном делителе.
Для проведения лабораторных опытов была использована лаборатор ная установка адаптивного делителя зернового потока. Принципиальная схе ма этой установки представлена на рисунке 8.
Адаптивный делитель состоит из входного патрубка 1, выходных 2 и 3, а также расположенного во входном патрубке 1 распределителя потока в ви де отклоняющегося гофрированного трубопровода 4 постоянного сечения с управляемым приводом, выполненным в виде передачи винт-гайка 5 с элек тродвигателем 6. Система управления привода выполнена в виде коромысла, состоящего из двух соединенных между собой лотков 9 и 10, размещенных по ходу движения зерна в выходных патрубках 2 и 3 на общей горизонталь ной оси 11, и датчика углового положения последней в виде контакта 12, установленного с возможностью взаимодействия с контактами 7 и реле электродвигателя 6.
Адаптивный делитель потока сыпучего материала работает сле дующим образом.
Поток сыпучего материала че рез входной патрубок 1 поступает в управляемый гофрированный трубо провод 4, который направляет его в лотки 9 и 10, и далее к выходным патрубкам 2 и 3. При неравномерном делении зернового потока на одном из лотков 9 или 10 оказывается больше сыпучего материала, что при водит к повороту оси 11 лотков 9 и 10, а вместе с ней и контакта 12. В какой то момент контакт 12 замыка ется с контактом 7 или 8, происходит включение реле и пуск электродвига- а) вид спереди: 1 – входной патрубок;
2, 3 – выходные патрубки;
4 – отклоняющийся теля 6. Посредством передачи винт гофрированный трубопровод;
6 – электро гайка 5 происходит перемещение двигатель;
9, 10 – лотки, б) вид сзади: 5 – вертикального отклоняющегося гоф- передача винт-гайка;
7, 8 – контакты реле рированного трубопровода 4 в сторо- электродвигателя;
11 – ось;
12 – контакт ну выходного патрубка с меньшим Рисунок 8 – Схема адаптивного делителя зернового потока расходом сыпучего материала, до то го момента пока воздействие сыпуче го материала на наклонные лотки 9 и 10 не выровняется, а контакт 12 не выйдет из соприкосновения с контак том 7 или 8. При равномерном деле нии сыпучего материала контакт находится между контактами 7 и 8, электродвигатель 6 выключен.
На рисунке 9 представлен внешний вид адаптивного делителя зернового потока.
С целью исследования процесса деления зернового потока в зерно очистительном агрегате и выявления факторов влияющих на точность де ления была изготовлена лабораторная Рисунок 9 – Внешний вид адаптивного де установка.
лителя зернового потока Лабораторная установка (рису нок 10) представляла собой располо женный на опорах 2 бункер 1 снаб женный заслонкой 4. К опорам 2 бун кера 1 прикреплены продольные на правляющие 3. Поперечные направ ляющие 6 располагали на продольных направляющих 3, с возможностью пе ремещения делительного устройства в горизонтальной плоскости. Делитель ное устройство 7 располагали между поперечными направляющими 6. Зер новой поток поступал из бункера 1 в делительное устройство 7 через на клонный зернопровод 5 расположен ный под углом 45 градусов к горизон- 1 – бункер с зерном;
2 – опоры;
3 – про ту. Перемещая делительное устройст- дольные направляющие;
4 – заслонка;
5 – во 7 между поперечными направляю- наклонный зернопровод;
6 – поперечные направляющие;
7 – делительное устройст щими 6 в горизонтальной плоскости, во;
8 – приемные емкости изменяли углы взаимного расположе- Рисунок 10 – Схема лабораторной уста ния подающего зернопровода 5 и дели- новки тельного устройства 7. При этом длина зернопровода 5 оставалась неизмен ной. Зерновой поток, прошедший через делительное устройство 7 попадал в приемные емкости 8.
Экспериментальные исследования проводили в лаборатории кафедры сельскохозяйственных машин Воронежского государственного аграрного университета имени императора Петра I. В качестве объекта исследования использовали серийное и адаптивное делительные устройства. Обработку ре зультатов исследований проводили с использованием методов математиче ской статистики и пакета статистических программ STATISTIKA 7.
В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены результаты лабораторных исследований серийного и адаптивного делительного устройства зернового потока.
Лабораторные исследования серийного делительного устройства пока зали, что на равномерность деления зернового потока влияют углы наклона делительного устройства к горизонту и углы взаимного расположения по дающего зернопровода и делительного устройства. На рисунке 11 пред ставлена зависимость коэффициента равномерности деления зернового пото ка К от величин углов и.
При величинах углов наклона отличных от 90 градусов происходит не равномерное деление зернового потока на две части.
Таким образом, при откло нении подающего зернопровода и делительного устройства хотя бы на 5 градусов от вертикального расположения приводит к умень шению равномерности деления зернового потока до 0,85. Даль нейшее отклонение делительного устройства и подающего зерно провода приводит к снижению равномерности деления потока.
Исследование серийного де лительного устройства показало его низкую точность деления, свя занную с отсутствием возможно сти перераспределять зерновой Рисунок 11 -Зависимость коэффициента равно поток между выходными патруб- мерности деления зернового потока К от вели ками. чин углов и При движении в делительном устройстве зерновой поток не полностью заполняет входной патрубок, а его ось симметрии не совпадает с осью сим метрии устройства. В результате этого происходит неравномерное деление потока на две части. Результаты влияния смещения зернового потока относи тельно оси коромысла на коэффициент равномерности деления и величину угла поворота коромысла представлены на рисунке 12.
При снижении рав номерности деления зер-, град нового потока происхо- дит возрастание угла по- ворота коромысла. При коэффициенте равномерности 0,85-0,95 14 наблюдается поворот оси коромысла на величину угла равную от 5 до 10 градусов. В большинстве случаев для современных 1К 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0. зерноочистительных аг- теоретическая зависимость регатов величина равно- экспериментальная зависимость мерности равная 0,9 явля- Рисунок 12 – Зависимость угла поворота коромысла от ве ется приемлемой. личины коэффициента равномерности (при =0,6) Зависимость угла поворота оси коромысла от величины коэффициента равномерности деления зернового потока может быть описана математиче ским уравнением = -9,510К3 + 31,43К2 – 54,21К + 33,57, (4.3) где К – коэффициент равномерности деления зернового потока;
– угол поворота коромысла, град.
Изменение коэффициента равномерности деления с течением времени в адаптивном делителе зернового потока показано на рисунке 13.
K 0. 0. 0. 0. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 t,c Рисунок 13 – Изменение коэффициента равномерности деления зернового потока во времени Коэффициент равномерности деления зернового потока в адаптивном делителе являются непостоянной величиной и изменяются с течением време ни. Исследование показало, что через некоторые промежутки времени на блюдается изменение коэффициента равномерности.
Можно различить зоны равномерного деления и зоны в которых поток выравнивается. В зонах равномерного деления коэффициент равномерности деления К приближается к единице. Зоны выравнивания зернового потока значительно короче зон равномерного деления, при этом средний коэффици ент равномерности деления за время всего опыта составляет 0,93.
На рисунке 14 представле на зависимость коэффициента равномерности деления К от уг лов взаимного расположения по дающего зернопровода и адап тивного делителя, и углов его наклона к горизонту.
Как видно из рисунка устройство делит зерновой поток с высокой точностью при углах наклона адаптивного делителя к горизонту больше 70 градусов.
При меньших углах происходит заклинивание оси коромысла устройства и снижается чувстви- Рисунок 14 - Зависимость коэффициента равно тельность конструкции. мерности деления зернового потока от величин Устройство позволяет де- углов и лить зерновой поток с точностью 0,92-0,95 практически при всех углах на клона подающего зернопровода и делительного устройства к горизонту. Та ким образом, устройство может быть использовано в конструкции зерноочи стительных агрегатов.
На рисунках 15 и 16 представлены зависимости коэффициента равно мерности деления зернового потока К от углов наклона адаптивного делите ля к горизонту и углов его взаимного расположения и подающего зерно провода при различных коэффициентах заполнения входного патрубка.
К К 1 0.95 0. 0.9 0. 0.85 0. 0.8 0. 0.75 0. 0.7 0. 0.65 0. 0.6 0. 0.55 0. 0.5 0. 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90, 70 72.5 75 77.5 80 82.5 85 87.5 90, при =0,8 при =0,6 град при =0,6 град при =0, при =0,4 при =0,2 при =0,4 при =0, Рисунок 15 – Зависимость коэффициента Рисунок 16 – Зависимость коэффициента равномерности деления К от угла при раз- равномерности деления К от угла при раз личных коэффициентах заполнения личных коэффициентах заполнения При углах наклона делительного устройства к горизонту меньше градусов (рисунок 15) происходит снижение коэффициента равномерности деления К при всех коэффициентах заполнения входного патрубка.
Уменьшение коэффициента заполнения входного патрубка приводит к сни жению коэффициента равномерности. Так при =0,4 он снижается до 0,85 0,87, а при =0,2 до 0,81-0,82. Снижение коэффициента заполнения ниже 0,6 приводит к делению зернового потока с низкой равномерностью.
Величина коэффициента заполнения оказывает влияние и на равно мерность деления зернового потока, при различных углах взаимного распо ложения подающего зернопровода и делительного устройства (рисунок 16).
Так при коэффициенте заполнения меньше 0,4 коэффициент равномерно сти К не поднимается выше 0,85 практически при всех углах, исключение составляют углы близкие к 90 градусам. При увеличении коэффициента за полнения до 0,6 происходит повышение коэффициента равномерности де ления зернового потока К до 0,92. Подводя итог, следует сказать, что сниже ние коэффициента заполнения входного патрубка ниже 0,6 приводит к де лению зернового потока с низким коэффициентом равномерности, что не удовлетворяет технологическим требованиям современных зерноочисти тельных агрегатов и комплексов.
В пятой главе «Экономическое обоснование эффективности примене ния адаптивного делителя зернового потока» получено, что годовой эконо мический эффект от использования адаптивного делителя достигает руб, а срок окупаемости капитальных вложений не превышает одного сезона работы устройства. Это доказывает, что замена серийного делительного уст ройства адаптивным делителем зернового потока экономически целесооб разна.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ Проведенные теоретические и экспериментальные исследования по зволяют сделать следующие выводы:
1. Проблема деления зернового потока в современных зерноочисти тельных агрегатах и комплексах решена не полностью, в результате чего происходит перегрузка одной и недогрузка другой технологических линий, что приводит к снижению качества получаемого зерна или производительно сти. Обзор известных делительных устройств показал, что существующие конструкции не обеспечивают достаточной точности деления зернового по тока, а следовательно и оптимальную загрузку машин.
2. Разработана технологическая схема адаптивного делителя зерно вого потока (патент на изобретение №2415070 от 7.12.09). Устройство позво ляет в автоматическом режиме перераспределять зерновые потоки между выходными патрубками в зависимости от их соотношения. Делительное уст ройство обеспечивает деление зернового потока с точностью 0,92 – 0,95.
3. Разработана математическая модель процесса деления зернового потока в адаптивном делителе, позволяющая определять равномерность де ления в зависимости от скорости потока, величины углов наклона подающего зернопровода и делителя к горизонту и площади сечения потока. Модель до казывает возможность и целесообразность применения предложенного тех нического решения.
4. Установлено, что изменение угла поворота коромысла адаптивно го делителя зависит от равномерности деления потока. При снижении равно мерности деления зернового потока происходит возрастание угла поворота коромысла адаптивного делителя. Выявлена возможность использования ко ромысла для определения соотношения зерновых потоков в выходных пат рубках устройства.
5. Экспериментально подтверждена взаимосвязь между коэффициен том равномерности деления К и величинами углов наклона делительного устройства к горизонту и подающего зернопровода к делительному устрой ству. При углах наклона отличных от 90 градусов происходит снижение равномерности деления зернового потока.
6. Установлено, что время выравнивания зернового потока с коэф фициентом равномерности К=0,75 составляет 1,5 секунды, а время через ко торое происходит изменение потока составляет 6 секунд. Малое время вы равнивания зернового потока позволяет добиться точности его деления не ниже 0,92.
7. В результате проведенных лабораторных исследований установле но, что применение адаптивного делителя зернового потока обеспечивает точность деления 0,92-0,95 при его отклонении до 20 градусов от вертикали и при взаимном расположении подающего зернопровода к делителю под углом от 60 до 90 градусов. Устройство способно делить поток с высокой точно стью при коэффициентах заполнения входного патрубка =0,4-1.
8. Годовой экономический эффект от использования устройства со ставляет 101760 руб., а срок окупаемости капитальных вложений не превы шает одного сезона работы. Замена серийного делительного устройства адап тивным делителем зернового потока экономически целесообразна.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК 1. Кузнецов, В.В. Совершенствование деления зернового потока / В.В.
Кузнецов, В.Г. Козлов, П.С. Востриков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2010. - №10. - С. 10-11.
2. Кузнецов, В.В. Теоретические предпосылки создания адаптивного делителя зернового потока / В.В. Кузнецов, П.С. Востриков // Вестник Воро нежского государственного аграрного университета. - 2010. - №2 (25). - С.
21-23.
Публикации в описаниях к изобретениям 3. Патент 2326043 РФ, МКП B 65 G 53/56, B 65 G 11/00. Устройство для разделения потока сыпучего материала / В. В. Кузнецов, Е. А. Извеков, П. С. Востриков. 2006143914/11;
Заявлено 11.12.2006;
опубликовано 10.06.2008, Бюл. №16.
4. Патент 2415070 РФ, МКП B 65 G 53/56, B 65 G 11/20, B 65 G 65/00, B 65 G 69/00. Адаптивный делитель потока сыпучего материала / В. В. Кузне цов, П. С. Востриков, Е. А. Извеков. 2009145228/11;
Заявлено 07.12.2009;
опубликовано 27.03.2011, Бюл. №9.
Публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций 5. Кузнецов, В.В. Влияние угла наклона делительного устройства на равномерность деления зернового потока / В.В. Кузнецов, П.С. Востриков // Молодежь и аграрная наука XXI века: проблемы и перспективы (материалы международной научно- практической конференции студентов и аспирантов, г. Курск, 13-14 мая 2009 г.). - Курск: ФГОУ ВПО КГСХА, 2009. - С. 105-108.
6. Кузнецов, В.В. Новое делительное устройство зернового потока / В.В. Кузнецов, П.С. Востриков // Инновационные технологии механизации сельскохозяйственного производства: сборник научных трудов. - Воронеж:
ФГОУ ВПО ВГАУ, 2009. - С. 21-25.
7. Востриков, П.С. Многоканальный делитель зернового потока / П.С.
Востриков // Ресурсосберегающие технологии в сельскохозяйственном про изводстве и технические средства их реализации (материалы межрегиональ ной научно-практической конференции, г. Воронеж). - Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ, 2009. - С. 31.
8. Кузнецов, В.В. Обоснование величины коэффициента неравномер ности деления зернового потока / В.В. Кузнецов, П.С. Востриков // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - 2009. - №1 (20). С. 43-46.
9. Востриков, П.С. Обеспечение оптимальной загрузки агрегатов путем деления зернового потока / П.С.Востриков // Инновационные технологии и технические средства для АПК (материалы научно-практической конферен ции молодых ученых, г. Воронеж, 12-13 мая 2009 г.). – Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ, 2009. - С. 242-246.
10. Кузнецов, В.В. Исследование процесса деления зернового потока / В.В. Кузнецов, П.С.Востриков // Агрожурнал МГАУ. - 2009. - №12.
11. Востриков, П.С. Адаптивный делитель зернового потока / П.С. Вос триков // Всероссийская научная конференция студентов, аспирантов и мо лодых ученых (тезисы докладов, г. Воронеж, 12-13 ноября 2009 г.) – Воро неж: ФГОУ ВПО ВГТА, 2009. - С. 236-238.
12. Востриков, П.С. Формирование зерновых потоков в зерноочисти тельных агрегатах / П.С. Востриков // Научное обеспечение агропромышлен ного производства (материалы международной научно-практической конфе ренции, Ч.3, г. Курск, 20-22 января 2010 г.) – Курск: ФГОУ ВПО КГСХА, 2010. - С. 111-112.