Повышение эффективности сухой очистки продовольственного картофеля путем оптимизации конструктивно-технологических параметров и режимов работы оборудования со щеточными рабочими органами

На правах рукописи

Захаров Антон Михайлович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУХОЙ

ОЧИСТКИ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО КАРТОФЕЛЯ ПУТЕМ

ОПТИМИЗАЦИИ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ

СО ЩЕТОЧНЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского

хозяйства

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург – 2013 2

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии).

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент, Степанов Александр Николаевич.

Официальные оппоненты:

- Давидсон Евгений Иосифович, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, академик МААО, Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, профессор кафедры ТСвА ИТССЭ;

- Бычков Василий Иванович кандидат технических наук, ФГУП «Каложицы», директор.

Ведущая организация: федеральное государственное учреждение государственная "Северо-Западная зональная машиноиспытательная станция".

Защита состоится «27» июня 2013 г. в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 220.060.06 при ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет» по адресу: 196601, Санкт-Петербург-Пушкин, Петербургское шоссе, д. 2, СПбГАУ, ауд. 2.719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан «» _ 2013 г.

Автореферат размещен на сайтах: http://vak2.ed.gov.ru http://spbgau.ru.

Учёный секретарь Смирнов Василий диссертационного совета Тимофеевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время во многих сельскохозяйственных предприятиях уделяется особое внимание вопросам повышения конкурентоспособности сельскохозяйственной продукции, в том числе свежей плодоовощной продукции и картофеля.

Учитываются при этом различные факторы – от качества самой продукции до разнообразных способов доработки (сортировка, мойка, упаковка) в зависимости от условий реализации. Так, согласно ГОСТ Р 51808-2001, картофель класса экстра должен быть мытым, первого класса – мытым или очищенным от почвы сухим способом. Однако, применяемая в настоящее время мойка клубней картофеля требует большого расхода пресной воды и затрат электроэнергии на сушку.

Кроме этого, эксплуатация моющих машин требует наличия системы канализации, отстоя, очистки загрязнённой воды, удаления остатков очистки, что является объектом загрязнения окружающей среды. В связи с этим большое внимание уделяется снижению использования воды в процессе очистки клубней картофеля и применению механических воздействий на обрабатываемый материал (сухая очистка).

Машины для сухой очистки корнеклубнеплодов ЛФКС-3000, выпускавшиеся в советское время физически и морально устарели, и к тому же их выпуск прекращен. В связи с этим возникает необходимость разработки нового эффективного устройства, лишенного вышеперечисленных недостатков и имеющего более широкие технологические возможности.

Проведенные исследования явились составной частью работ, выполняемых в ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии в соответствии с планом фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии по научному обеспечению развития АПК Российской Федерации на 2011 - 2015 годы по теме 09.01.02:

«Разработать наукоемкие ресурсосберегающие машинные технологии и технические средства возделывания и уборки зерновых, масличных, кормовых и других культур».

Цель исследования. Повышение эффективности сухой очистки продовольственного картофеля путем оптимизации конструктивно технологических параметров и режимов работы оборудования со щеточными рабочими органами.

Объект исследования. Технологический процесс очистки клубней картофеля щеточными рабочими органами.

Научная новизна. Определены параметры и режимы работы щеточных рабочих органов, обеспечивающие подготовку клубней картофеля до 1-го класса качества, соответствующего ГОСТ.

Разработана математическая зависимость эффективности очистки клубней картофеля от частоты вращения щеточных валов, угла наклона рабочей поверхности и подачи рабочего материала.

Реализация результатов. Результаты исследований использованы в ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии при создании блока сухой очистки производительностью 3 т/ч с щеточными рабочими органами.

Блок сухой очистки с щеточными валами прошел производственные испытания в период предреализационной подготовки картофеля в ГНУ ЛПООС СЗНИИМЭСХ Ленинградской области и в КФХ «Юлия» Ломоносовского района Ленинградской области.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены:

на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПбГАУ, г. Санкт-Петербург-Пушкин в 2011, 2012 годах;

на 7-й международной научно-практической конференции «Экология и сельскохозяйственные технологии: агроинженерные решения», СПб-Пушкин в 2011 году.

на научной конференции аспирантов и молодых ученых «Развитие АПК в свете инновационных идей молодых ученых»

СПбГАУ г. Санкт-Петербург-Пушкин в 2012 году.

на 6-й смотр – сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук в ФГБОУ ВПО ВГМХА им. Н.В. Верещагина в 2012 году.

на международной научно – практической конференции «Аграрная наука 21 века. Актуальные исследования и перспективы»

СПбГАУ г. Санкт-Петербург-Пушкин в 2013 году. Доклад был отмечен дипломом за 3-е место.

Публикации. По основным положениям диссертации опубликованы шесть печатных работ, подана заявка на выдачу патента РФ на изобретение.

Основные положения, выносимые на защиту:

- конструктивно-технологическая схема блока сухой очистки с щеточными валами;

- аналитические зависимости определения оптимальных параметров и режимов работы щеточных валов, взаимодействия щеточной поверхности с клубнями при перемещении клубней картофеля без отрыва от поверхности очистителя в процессе очистки от связных примесей;

- результаты исследований по оптимизации параметров и режимов работы блока сухой очистки;

- технико-экономические показатели работы блока сухой очистки с щеточными валами.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на страницах основного текста, содержит 53 рисунка, 22 таблицы и приложений. Список использованной литературы включает наименований, из них 3 на иностранном языке и 8 электронных сайтов.

Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, 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 исследования›› проведен аналитический обзор средств, установок и машин по сухой очистке картофеля и клубнеплодов, представлена классификация типов рабочих органов для сухой очистки. На основании литературных и патентных источников проанализированы условия для создания блока сухой очистки с щеточными рабочими органами.

По данным авторов Колчина Н.Н., Верещагина Н.И., Петрова Г.Д., Шабурова Н.В., Аси У.А., Алакина В.М., Порошина Д.Н. и др.

предлагается использовать для предреализационной подготовки картофеля рабочие органы вальцево-щеточного типа.

Перспективными являются рабочие органы, состоящие из вращающихся в одном направлении, установленных параллельно щеточных валов. К преимуществам данных рабочих органов очистителей относится высокая эффективность отделения почвы, минимальные повреждения клубней, простота конструкции, надежность в работе.

Проведенный анализ состояния вопроса позволил, в соответствии с поставленной целью, определить и сформулировать задачи исследований:

Разработать математическую модель технологического процесса 1.

сухой очистки клубней картофеля щеточными валами от прилипшей почвы;

Исследовать влияние изменения частоты вращения щеточных 2.

рабочих органов, подачи исходного материала и наклона очищающей поверхности на процесс сухой очистки картофеля;

Установить зависимость эффективности очистки клубней от 3.

величины удельной нагрузки прижимного полотна;

Обосновать оптимальные параметры и режимы работы 4.

оборудования для сухой очистки клубней;

Определить технико-экономическую эффективность 5.

использования результатов исследования.

Во второй главе ‹‹Теоретические основы повышения эффективности сухой очистки продовольственного картофеля путем оптимизации конструктивно-технологических параметров и режимов работы оборудования со щеточными рабочими органами» обоснованы рациональные параметры и режимы работы блока сухой очистки со щеточными рабочими органами, построена математическая модель движения клубня картофеля по щеточной поверхности очистителя.

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

Рис. 1. Схема размещения клубня на поверхности блока сухой очистки:

G- сила тяжести клубня картофеля, Н;

N1, N2- нормальные реакции от давления клубня на и 2 щеточные валы, Н;

F1, F2- силы трения, действующие на клубень, Н;

- угол провисания клубня картофеля, град;

Rщв=Rщв1=Rщв2 - радиус щеточного вала, м;

- угловая скорость вращения щеточных валов, рад/с;

a- перекрытие (взаимопроникновение ворса).

Для определения условия выхода клубня картофеля из просвета между щеточными валами заменяем действие вала 2 (рис. 1) действием движущей наклонной плоскости. Для этого проводим плоскость l-l, касательную к щеточному валу 2 в точке касания клубня с валом в точке М, которая является движущей наклонной плоскостью. Скорость движения плоскости равна окружной скорости щеточного вала:

2 Rщв nщв Dщв nщв Vn = Rщв = =, (1) 60 где: Rщв=Rщв1=Rщв2 - радиус щеточного вала, м Для составления уравнения движения клубня картофеля относительно движущейся наклонной плоскости применяем метод инверсии, т.е. сообщаем системе плоскость – клубень скорость Vn. Тогда плоскость окажется неподвижной, а клубень картофеля будет двигаться по наклонной плоскости вниз со скоростью Vk=-Vn. Движению клубня dVk J = m картофеля будет препятствовать сила инерции и сила dt трения F2, направленные вверх по наклонной плоскости l-l.

Составляющая сила тяжести mg·sin, где: - угол наклона плоскости к горизонту, будет направлена вниз по наклонной плоскости l-l. Отсюда следует уравнение движения клубня картофеля:

dVк + F2 m g sin = m dt Необходимо иметь виду, что F2 = m g f cos = FТ, где: f=tg - коэффициент трения между клубнем картофеля и щеточным валом - угол трения.

Тогда следует:

dV к = g sin g f cos, dt или tg dVк = g sin tg (2) dt tg Анализ уравнения (2) показывает, что если 1, т.е., то tg скорость движения клубня картофеля Vk будет больше скорости Vn движения плоскости. Перемещение клубня картофеля направлено вниз по наклонной плоскости и, следовательно, не будет перебрасываться через щеточный вал 2.

dVк = 0, то Если =, то ускорение клубня картофеля будет dt картофельный клубень на щеточных валах будет занимать неустойчивое положение, и переход через щеточный вал 2 будет определяться случайными условиями взаимодействия, например увеличением значения коэффициента трения f от налипания почвы на клубень картофеля.

Если, т.е. абсолютного перемещения клубня картофеля по наклонной плоскости вниз не будет. Плоскость вынесет клубень картофеля наверх.

Следовательно, условием перебрасывания клубня картофеля через щеточный вал 2 будет.

Колчин Н.Н. определяет диаметр роликов учитывая зазор между ними, а в нашем случае имеет место взаимопроникновение ворса щеток, следовательно, зазор между щеточными валами является отрицательным. Из последнего условия определяется Dщв диаметр щеточных валов, установленных с взаимопроникновением (перекрытием) a ворса друг в друга, с помощью которых возможно транспортирование клубней картофеля по щеточной поверхности. Так как величина проникновения очень мала по отношению к Dщв диаметру щеточных валов, в расчетах мы ей пренебрегаем.

Из условия перебрасывания клубня через щеточный вал, определим взаимосвязь между и параметрами щеточной поверхности.

Для этого рассмотрим подобные треугольники:

О2 SO3 и BMO Из рисунка 1 следует:

a Rщв 2;

sin = Rщв + rк Так как должно выполняться условие, то a Rщв 2;

sin Rщв + rк Отсюда получаем минимальный диаметр щеточного вала:

a rк sin + 2, D = 2 R Rщв (3) 1 sin щв щв Далее получаем минимальный диаметр клубня картофеля для выполнения условия перебрасывания клубня через щеточный вал Rщв (1 sin ) a 2, d = 2r rк (4) sin к к 0. 0,04 sin 38 + 2 0.069 м., Rщв = 1 sin = 2 Rщв 0,14 м. или 140 мм.

Следовательно, Dщв Частота вращения щеточного вала nщв может быть определена из условия движения одиночного клубня картофеля по рабочей поверхности без отрыва(рис. 2), т.е.

FT mg cos (5) FT = f N, где: FT- сила трения, действующая на клубень картофеля, Н;

N- нормальная реакция опоры, Н;

f- коэффициент трения клубня картофеля о щеточную поверхность;

f=arctg=0,7-0, Рис. 2. Схема сил, действующих на клубень картофеля Угол провисания клубня картофеля между щеточными валами (рис. 2):

Если =35°…38°, т.е. f=0,7…0,8 то =180°-90°-=90°-35°…38°=52°…55° N = mRщв 2 + mg sin ( ) FT = tg mg sin mRщв Угловая скорость щеточных валов g sin ( ) =, (6) Rщв sin где: Rщв- радиус щеточного вала, м.

Частота вращения щеточных валов:

n= (7) щв По расчетам рабочая частота вращения щеточных валов составила 87…114 об/мин.

Для определения нагрузки прижимным полотном рассмотрим процесс очистки единичного клубня щетками для избранной схемы рабочих органов машины. Возьмем для рассмотрения поперечное сечение щеток и клубня картофеля. Для единичного клубня имеем распределение сил, показанное на рисунке 3.

Рис. 3. Распределение сил действующих на единичный клубень Рассматривая движение клубня по щеточной поверхности, составим систему уравнений действия сил на неподвижные оси ox и oy m&&c; = F1 m g sin ( + Q ) + F3 cos( + Q ) N 3 sin ( + Q ) x m&&c; = N1 F3 sin ( + Q ) m g cos( + Q ) N 3 cos( + Q ) (8) y Y E = N f F R + F R c 3 k 3 где: 1, 2 – щеточные валы;

3 – клубень картофеля;

l-l– касательная плоскость, к щеточному валу проходящая через точку контакта клубня и щеточного вала;

F1- сила трения скольжения между щеточным валом и клубнем картофеля, Н;

F3- сила трения качения между клубнем картофеля и полотном, Н;

N3- нагрузка давления полотна, Н;

k- угловая скорость клубня, с-1;

щв - угловая скорость щеточного вала, с-1;

mg– сила тяжести, кг;

- угол между плоскостью, проходящей через оси вращения щеточных валов и вектором N1, град. Угол определяется выражением:

Rщ = 0 + щв t, где 0 = arccos ;

Rщ + rk - угол между касательной плоскостью точки контакта клубня и вала и плоскостью проходящей через оси вращения щеточных валов, град. Зависимость от времени определяется выражением:

= + = 0 t ;

2 Q- угол наклона рабочей поверхности к горизонту, град;

rk- радиус клубня, м;

fk- коэффициент трения качения.

Из теории процесса очистки следует, что клубень по полотну должен катиться без скольжения, а по поверхности щеточного вала скользить. Из этого требования выразим силы трения через соответствующие коэффициенты:

F1 = N1 f ck (9) где fck - коэффициент трения скольжения клубня по поверхности щетки.

F3 = N 3 f k (10) где fk - коэффициент трения качения клубня по полотну.

a acx = = c E- угловое ускорение клубня, следовательно, E или rk rk d 2 1 d 2 x =, (11) dt 2 r rdt Y- момент инерции клубня, следовательно, для шара:

Y = 0,4 m r 2 (12) 0,4 m rk &&c; = F1 rk + F3 rk x (N f + N 3 f k ) rk = 2,5 N f + 2,5 N f (13) m &&c; = 1 ck x 0,4 rk 1 ck 3 k 2,5 N1 fck + 2,5 N3 fk = N1 fck m g sinQ cos N3 fk cosQ cos N3 sinQ cos Выразим N1:

2,5 N 3 f k + m g sin Q cos + N 3 f k cos Q cos + N 3 sin Q cos (14) N1 = f ck 2,5 f ck Полученное выражение подставим в (8) и проинтегрируем:

N 3 f k cos( + Q) N 3 sin( + Q) m g sin( + Q) 2,5 N 3 f k V x = f ck dt 1,5 f ck (15) N f cos( + Q) N sin( + Q) m g sin( + Q) dt + 3 k dt 3 dt m m m V = N 3 f k cos( + Q) N 3 sin( + Q) m g sin( + Q) 2,5 N 3 f k dt y 1,5 f ck N 3 f k sin( + Q) N cos( + Q) m g cos( + Q) dt dt 3 dt m m m Скорость движения клубня по щеточной поверхности определяется выражением V = Vx2 + V y2 (16) Для анализа этого выражения построили график зависимости его от времени и приложенного усилия N3, используя систему компьютерной графики Mathcad 15 рис 4.

Численные значения параметров при построении графика приняты следующие:

R=0,075 - радиус щетки м;

r=0,03 - радиус клубня м;

=10/3 - угловая скорость щеточных валов, с-1;

Q=/10 - угол наклона поверхности;

fk=0,35 - коэффициент трения качения клубня по полотну;

fck=0,8 - коэффициент трения скольжения клубня по поверхности щетки.

Рис 4. График определения усилия прижима клубня к щеточной поверхности прижимным полотном Из построенного графика видно, что скорость клубня по щеточной поверхности возрастает от времени нахождения клубня на рабочей поверхности и усилия прижима. Оба этих фактора прямо пропорциональны эффективности очистки. Но, скорость перемещения клубня картофеля по рабочей поверхности не должна превышать 3 м/с, что и будет являться ограничивающим фактором при определении усилия прижима. Для наглядности, максимальную скорость ограничим отсекающей плоскостью (серая поверхность). Диапазон скоростей ниже этой плоскости является рабочим. Время нахождения клубней на очищающей поверхности примем равной t=0,5 с., максимально допустимую, для повышения эффективности очистки и не допущения обдира кожуры. Тогда усилие прижимом должно находиться в пределах N3=0,5-1,1 Н/клубень Определим усилие f0 на 1 м2. Так как площадь поперечного сечения клубня Si=0,0064 м2 (принят средний диаметр клубня продовольственной фракции Dсрк=0,08 м2), то f0 = 0,9 = 125 Н/м 0, минимальное усилие составит 78,12Н на 1м максимальное усилие составит 171,87Н на 1м В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований блока для сухой очистки картофеля» изложена программа экспериментальных исследований, описана лабораторная установка, приведена методика проведения и обработки результатов экспериментальных исследований.

Программой проведения экспериментальных исследований предполагалось изучить влияние конструктивных и кинематических параметров щеточных рабочих органов на эффективность очистки;

установить оптимальные показатели параметров и режимов работы блока для сухой очистки на основе регрессионного анализа результатов экспериментальных данных;

провести исследования и проверку работы блока для сухой очистки при оптимальных режимах в производственных условиях.

Для проведения экспериментальных исследований по определению оптимальных параметров блока сухой очистки картофеля была изготовлена лабораторная установка (рис. 5).

Лабораторная установка состоит из рамы 1, на которой крепятся рабочие органы 3 (щеточные валы). Скорость вращения валов щеточного очистителя изменяется редуктором-вариатором 7. Подача массы клубней осуществляется из приемного бункера загрузочным транспортером 2. Вынос очищенного картофеля осуществляется выносным лотком 6. В процессе очистки прижимное полотно выполняет функцию дополнительной нагрузки на клубни и в то же время препятствует распространению пыли. Отделенные примеси идут на сход по лотку 4. На раме установлены опорные колеса 8 для свободного перемещения блока по хранилищу.

Рис. 5. Схема лабораторной установки 1 – рама;

2 – загрузочный транспортер;

3 – рабочие органы валы);

(щеточные 4 – лоток для отвода выделившихся примесей;

5 – прижимное полотно;

6 – лоток для схода картофеля;

7 – редуктор вариатор;

8 – опорные колеса.

Анализ научной литературы, теоретические исследования и поисковые опыты, а также данные исследований других авторов, способствовали выбору необходимых для исследований блока сухой очистки следующих основных факторов: частота вращения щеточных валов – n, мин-1;

угол наклона рабочей щеточной поверхности к горизонту –, град;

подача картофеля –Q, т/ч.

Основным показателем для оценки эффективности работы блока сухой очистки служила эффективность очистки, которая определялась по общепринятой программе и методике испытания согласно ОСТ Полученные опытные данные обрабатывались с 10.3.5-87.

использованием программы STATGRAPHICS Plus 5.1.

В четвертой главе экспериментальных «Результаты исследований» приведены результаты экспериментальных исследований блока сухой очистки в лабораторных и производственных условиях.

Экспериментальные исследования для определения оптимальных параметров и режимов работ блока сухой очистки проводились на опытной базе лаборатории технологий и технических средств производства картофеля ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии.

В результате множественного регрессионного анализа и проверки модели на адекватность, получили зависимость эффективности очистки клубней картофеля от частоты вращения щеточных валов (X1), угла наклона очищающей щеточной поверхности (Х2) и подачи исходного материала (X3) в кодированном виде:

Э = 80,566 0,2 Х 1 + 6,95 Х 2 + 3,2 Х 3 6,332 Х 12 6,602 Х 1 Х 2 + 7,7 Х 1 Х 3 + (17) + 5,218 Х 2 1,1Х 2 Х 3 1,834 Х 32.

По данным, полученным в ходе экспериментальных исследований, построены графики зависимости эффективности очистки клубней картофеля от частоты вращения щеточных валов, угла наклона рабочей щеточной поверхности и подачи рабочего материала, представленные на рис. 6, 7, 8.

На рис. 6 представлен график зависимости эффективности очистки от угла наклона рабочей щеточной поверхности к горизонту, из которого видно, что с увеличением угла наклона рабочей щеточной поверхности эффективность очистки клубней увеличивается. Это связано с тем, что время нахождения клубней на щеточной поверхности увеличивается, следовательно, увеличивается эффективность. Характер интенсивности роста эффективности очистки клубней указывает, что наиболее приемлемым углом наклона рабочей поверхности является 7,5°, при котором эффективность очистки при частоте щеточных валов 100 мин-1 составляет 82%. Дальнейшее увеличение угла приводит к повышению эффективности очистки на 1% и обдиру кожицы.

С увеличением подачи рабочего материала на щеточную поверхность блока сухой очистки (рис. 7) наблюдается снижение эффективности отделения примесей. Это связано с тем, что при высокой подаче материала щеточные валы не успевают полностью обработать рабочий материал, что приводит к уменьшению эффективности очистки от примесей.

Наилучшая эффективность очистки клубней картофеля наблюдается при подаче материала 2 т/ч. Это объясняется тем, что при малой подаче клубни картофеля по щеточной поверхности проходят быстро, не успевая контактировать со всеми щеточными валами. При подаче около 2 т/ч клубни соударяются друг с другом, что не приводит к увеличению их линейной скорости и разница скоростей конца ворса и клубня отличается на порядок, удовлетворяя тем самым условию очистки трением. Дальнейший рост подачи вызывает поток клубней по рабочей поверхности более одного слоя, снижая при этом эффективность очистки.

Рис. Зависимость 6.

эффективности очистки клубней от угла наклона рабочей щеточной поверхности при частоте вращения щеточных валов n:

1 – 60мин-1, 2 –100 мин -1, 3 – 140 мин -1.

Рис. Зависимость 7.

эффективности очистки клубней от подачи рабочего материала на щеточную поверхность и частоты вращения щеточных валов: 1 – n= мин -1, 2 – n=100 мин -1, 3 – n= мин -1.

Рис. Зависимость 8.

эффективности очистки от подачи рабочего материала и угла наклона рабочей щеточной поверхности к = 0o ;

горизонту: 1.

2. = 7.5 o ;

3. = 15 o.

В результате решения задачи оптимизации определили следующие параметры работы блока сухой очистки со щеточными рабочими органами: частота вращения щеточных валов 78 мин-1, угол наклона рабочей поверхности 15о и подача 1 т/ч.

Рис. 9. Экспериментальный образец блока сухой очистки Производственную проверку блока сухой очистки картофеля со щеточными рабочими органами (рис. 9) в период предпродажной подготовки картофеля перед отправкой на реализацию проводили в году в ГНУ ЛПООС СЗНИИМЭСХ Ленинградской области и в КФХ «Юлия», Ломоносовского района в 2012 году. В ходе производственной проверки - эффективность очистки клубней картофеля составила 89 %.

В пятой главе обоснование «Технико-экономическое эффективности блока сухой очистки клубней картофеля» приведены расчеты экономической эффективности от применения блока сухой очистки с щеточными валами. В качестве сравниваемого изделия приняли МСОК-5 (республика Беларусь).

Экономический эффект от применения блока для сухой очистки составляет 309540 рублей (в ценах 2012 года) по сравнению с базовой машиной МСОК – 5. Это происходит за счет более низкой стоимости нового блока для сухой очистки клубней и более низкого показателя остаточной загрязненности, менее 1%, по сравнению с базовым вариантом. Срок окупаемости блока для сухой очистки клубней картофеля по технико-экономическим расчетам составил 0,7 года или 8,4 месяца.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ Разработана и теоретически обоснована математическая 1.

модель движения клубня картофеля по щеточной поверхности(15).

Определен интервал допускаемой нагрузки (прижимным полотном) на клубень, находящийся на щеточной поверхности, в зависимости от конструктивных параметров рабочего органа, которая равна 72,12-171, Н/м2. По расчетным данным, полученным в процессе теоретических исследований диаметр щеточного вала должен быть 140 мм., частота вращения щеточного вала должна находиться в диапазоне 87 n 114 мин, получено значение угла наклона рабочей поверхности к горизонту, образованной щеточными валами, оно составило 18°.

Наиболее приемлемым углом наклона рабочей 2.

поверхности является 7,5°, при котором эффективность очистки при частоте щеточных валов 100 мин-1 составляет 82%. Наибольшее значение эффективности очистки клубней картофеля достигается при частоте вращения щеточных валов от 80 до 100 мин-1, угле наклоне щеточной очищающей поверхности от 12 до 15 град. и подаче исходного материала от 1,0 до 1,5 т/ч.

Была установлена зависимость эффективности очистки 3.

клубней картофеля от величины удельной нагрузки прижимного полотна, так с нагрузкой прижимным полотном удельным весом 2, кг/м2, разность линейных скоростей практически не меняется, а уже с нагрузкой полотном удельным весом 7,2 кг/м2, меняется значительно, далее с нагрузкой полотном, удельным весом 9,6 кг/м2, она меняется на 0,4, что очень значительно, но вместе с этим, после увеличения удельной нагрузки более 9 кг/м2 щеточные валы начинали травмировать клубни, следовательно удельная нагрузка, создаваемая прижимным полотном превышала допустимую для сил связи прочности кожицы клубней.

Обоснованы оптимальные параметры и режимы работы 4.

оборудования для сухой очистки клубней: частота вращения щеточных валов 79 мин-1, угол наклона рабочей щеточной поверхности 15о и подача материала 1 т/ч, эффективность очистки картофеля составляет 92.8%.

Производственные испытания в период 5.

предреализационной подготовки картофеля на разработанном и изготовленном блоке с щеточной рабочей поверхностью показали, что при рациональных параметрах и режимах работы эффективность очистки продовольственного картофеля составляет 89%. Годовой экономический эффект от использования блока для сухой очистки со щеточными валами составляет 309540 рублей (в ценах 2012 года) по сравнению с выпускаемой Республикой Беларусь МСОК-5. Срок окупаемости блока сухой очистки по расчетам составляет 0,7 года или 8,4 месяца.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК 1. Захаров А.М. Адаптация технико – технологических решений в картофелеводстве к условиям сельхозпроизводителя / И.М. Фомин, А.Н.

Васильев, А.М. Захаров // Сельскохозяйственные машины и технологии. – 2011. – №5. – С. 24 – 25.

2. Захаров А.М. Повышение качества товарного картофеля / Е.Е.

Орешин, А.М. Захаров// Техника в сельском хозяйстве. – 2012. – №1. С.

8 – 9.

Захаров А.М. Энергетическая эффективность 3.

картофелеводства от технико-технологических решений / И.М. Фомин, А.М. Захаров // Техника и оборудование для села. – 2012. – №1. – С. 26 – 27.

Публикации в других изданиях 4. Захаров А.М. Технологические машины в растениеводстве / Е.Е. Орешин, А.М.Захаров // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования Северо-Западного научно-методического центра Россельхозакадемии. – СПб, 2011. – С. 353 – 355.

5. Захаров А.М. Механизированная технология производства экологически чистого картофеля / И.М. Фоимн, Е.Е. Орешин, Г.А.

Логинов, А.М. Захаров //Экология и сельскохозяйственные технологии:

агроинженерные решения. Т.2. Экологически аспекты производства продукции растениеводства: Материалы 7-й международной научно практической конференции. СПб.: ГНУ СЗНИИМЭСХ – Россельхозакадемии, 2011 г. – С. 141 – 146.

6. Захаров А.М. Результаты производственных испытаний машины для сухой очистки картофеля / Г.А. Логинов, А.Н. Степанов, Е.Е. Орешин, А.М. Захаров // Сборник научных трудов. Вып. 83. ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. – 2012. – С. 47 – 51.

7. Захаров А.М. Результаты исследования вальцево-щеточного очистителя клубней картофеля от почвы / А.Н. Степанов, Е.Е. Орешин, А.М. Захаров // Технологии и средства механизации сельского хозяйства. – СПб. – 2012. – С. 103 – 106.

8 Захаров А.М. Эффективность использования блока сухой очистки при подготовке к реализации продавольственного картофеля / Е.Е. Орешин, А.М. Захаров // Молочнохозяйственный вестник. – №4(8).

– 2012. – С. 45 – 50.

9. Захаров А.М. Зависимость эффективности очистки клубней картофеля от управляемых параметров / А.М. Захаров // Аграрная наука 21 века. Актуальные исследования и перспективы. Сборник научных трудов. – СПб. – 2013. – С. 179 – 181.

Подписано в печать 16.05.2013 г.

Формат 60х84 1/16 Бумага офсетная Тираж 100 экз. Заказ № Отпечатано на ризографе ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии 196625, Санкт-Петербург, Павловск, Фильтровское шоссе,