Повышение эффективности процесса сепарации льняного вовороха путем обоснования параметров и режимов работы роторного сепаратора

На правах рукописи

Милохина Анна Владиславовна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ

ЛЬНЯНОГО ВОВОРОХА ПУТЕМ ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ И

РЕЖИМОВ РАБОТЫ РОТОРНОГО СЕПАРАТОРА

Специальность 05.20.01–Технологии и средства механизации сельского

хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт–Петербург–2010 1

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель –доктор технических наук, профессор Катченков Сергей Александрович

Официальные оппоненты: –доктор технических наук, профессор Огнев Олег Геннадьевич –кандидат технических наук, доцент Перекопский Александр Николаевич

Ведущая организация – Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт льна, г.Торжок

Защита состоится 24 июня 2010 г. в 900 часов на заседании диссертационного совета Д.006.054.01 при Государственном научном учреждении «Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук» по адресу: 196625, Санкт-Петербург, Тярлево, Фильтровское ш., д. 3, ауд.201, факс (812)466-56-66, сайт www.sznii.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии Автореферат разослан « » мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Черей Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Лен–долгунец одна из важнейших исконно российских технических культур комплексного использования. Льноводство и производство изделий из льна традиционно на протяжении столетий занимало одно из ведущих мест в экономике России. Развитие льноводства вошло в Госпрограмму на 2008-2012 гг., которой предусматривается выделение 3 млрд руб. на развитие льняного комплекса АПК.

Затраты на уборку льна и сушку вороха в 5-6 раз выше, чем при производстве зерна. Значительное содержание путанины и примесей (до 50%) в ворохе снижает эффективность сушки и последующей переработки. Снизить энергозатраты на сушку вороха можно, удалив примеси, до сушки. Сепарация влажного вороха используемыми в большинстве хозяйств, переоборудованными зерноуборочными комбайнами или молотилкой-веялкой МВ-2,5 А приводит к потерям семян до 30%, использованию ручного труда на погрузочно-разгрузочных операциях. При этом семена имеют низкие посевные качества, что требует от хозяйств дополнительных денежных затрат на приобретение качественного посевного материала и увеличение нормы высева.

Поэтому вопрос о создании рабочих органов для предварительной сепарации влажного льновороха, позволяющих эффективно выделять коробочки и свободные семена, имеющих низкую энергоемкость и повреждаемость семян имеет актуальное значение. Диссертация выполнена в ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА» в соответствии с планом НИР на 2006-2010 гг. по региональным научно-техническим проектам по теме №3 «Разработка регионально-адаптированных технологических и технических средств для производства продукции растениеводства и животноводства в хозяйствах Северо Запада России».

Цель и задачи исследований. Повышение эффективности выделения коробочек и свободных семян из влажного льняного вороха путем обоснования рациональных конструктивных и технологических параметров молотильно очесывающего роторного сепаратора.

В задачи исследований входило:

Выполнить анализ существующих технологий и технических средств для сепарации на стационаре влажного льняного вороха, получаемого после комбайновой уборки.

Теоретически определить конструктивные параметры рабочих органов и исследовать процесс сепарации в активной зоне сепаратора с роторными рабочими органами и активным подбарабаньем.

Разработать методику исследований роторного сепаратора влажного льновороха, обосновать технологическую схему роторного сепаратора для сепарации льновороха на стационаре.

Экспериментально подтвердить конструктивные параметры рабочих органов роторного сепаратора и определить его рациональные режимы работы, разработать макетный образец.

Провести лабораторные и производственные испытания устройства для сепарации льновороха на стационаре и определить его экономическую эффективность.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является технологический процесс сепарации влажного льняного вороха молотильно очесывающим роторным сепаратором, рабочие органы сепаратора. Предметом исследования являются молотильно-очесывающий роторный сепаратор и его технологические режимы работы.

Научная новизна работы заключается в определении теоретических зависимостей для нахождения конструктивных параметров молотильно очесывающих роторов, обосновании рациональных режимов работы роторного сепаратора, получении математических моделей для определения степени выделения и показателя сепарирующей способности.

Практическая значимость работы. Разработана и обоснована конструктивно-технологическая схема молотильно-очесывающего роторного сепаратора влажного льновороха и установлены его рациональные режимы работы. Разработаны номограмма для настройки сепаратора в производственных условиях и компьютерная программа для определения его режимов работы.

Апробация и реализация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно практической конференции «Инновации молодых ученых – развитию АПК» в ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА» (2006 г.);

II, III, IV и V международных научно-практических конференциях «Вклад молодых ученых в развитие науки»

(2007, 2008, 2009, 2010 гг.) в ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА»;

VI Кирилло Мефодиевские чтения в Крестьянском государственном университете имени Кирилла и Мефодия г. Луга ( 2009 г.).

По результатам исследований в ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА» был изготовлен опытный образец роторного сепаратора с молотильно-очесывающими рабочими органами и активным подбарабаньем, который прошел испытания в ОАО Усть-Долысское Невельского района Псковской области.

Получены акты об использовании в учебном процессе результатов научно исследовательской работы, и акт внедрения результатов научно исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ в высших учебных заведениях.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 9 печатных работ, включая патент РФ № 93206 на полезную модель. Три работы опубликованы в издании, рекомендуемом ВАК РФ.

На защиту выносятся следующие положения:

конструктивно-технологическая схема молотильно-очесывающего роторного сепаратора;

теоретические зависимости для определения конструктивных параметров рабочих органов роторного сепаратора, удельного коэффициента сопротивления движению семян в ворохе, коэффициента сепарации с применением активного подбарабанья, радиуса кривошипа активного подбарабанья;

конструктивные параметры и рациональные режимы работы роторного сепаратора влажного льновороха;

математические модели: для определения степени выделения коробочек и семян из вороха, показателя сепарирующей способности;

технико-экономические показатели работы сепаратора с роторными рабочими органами.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений.

Работа изложена на 198 страницах основного машинописного текста, содержит рисунков, 18 таблиц и 11 приложений. Список литературы включает наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертационного исследования, определены цель и задачи исследования, раскрыта научная новизна работы, ее практическая значимость, излагаются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса, цели и задачи исследования»

изложено состояние вопроса, даны общие сведения об уборке льна-долгунца, а также описание технологий уборки. Установлено, что в России наиболее распространенной является комбайновая технология уборки льна. Ее существенный недостаток – большие затраты денежных средств на сушку льновороха из-за повышенного содержания в нем путанины и дороговизны энергоносителей.

На основании многочисленных работ произведен анализ технологий и технических средств для предварительной сепарации влажного льновороха. Дан обзор и анализ устройств для ее осуществления, а также приведены схемы существующих устройств. Представлена классификация рабочих органов для сепарации льняного, и сходных с ним по физико-механическим свойствам зернового и вороха многолетних трав. На основании проведенного анализа предложенных устройств предложены типы рабочих органов для сепарации льняного вороха.

Исследованию вопросов сепарации посвящены труды, В.А. Шаршунова, А.Ф. Еругина, С.Г. Порфирьева, В.А. Меньшикова, В.И Зеленко, В.Б. Мелегова, А.Б. Батчаева, В.Г. Антипина, М.И. Липовского, Э.И. Липковича, В.П. Горячкина, В.Е. Кругленя, Ю.Е. Поздеева.

В результате анализа установлено, что используемые для сепарации льновороха устройства на базе клавишного соломотряса имеют ряд недостатков, таких как залипание части разделяющей поверхности влажными частицами примесей, что значительно снижает эффективность сепарации, повышенные потери и повреждаемость семян и т.д. Устройства для сепарации на основе плоских и цилиндрических решет обеспечивают слабое воздействие на разделяемый материал, которого недостаточно для выделения коробочек.

Коробочки остаются в массе вороха и отходят в примеси вместе с путаниной.

Наиболее рационально для выделения коробочек и стеблей льна из льновороха применять роторные рабочие органы, которые имеют ряд преимуществ перед другими конструкциями. Это прежде всего большая производительность, стабильность процесса разделения, низкие энергозатраты и меньшие потери семян при работе с влажным ворохом.

Во второй главе «Теоретические предпосылки к созданию роторного сепаратора влажного льняного вороха» изложены теоретические исследования конструктивных параметров молотильно-очесывающих роторов, рассмотрен процесс движения семян внутри вороха в активной зоне роторного сепаратора, представлен метод расчета радиуса кривошипа активного подбарабанья.

Рассмотрено взаимодействие ротора с потоком вороха, поступающего к нему от подающего транспортера (рис.1). Установлено, что радиус ротора зависит от толщины слоя подаваемого льновороха, зазора между подбарабаньем и ротором, степени шероховатости поверхности ротора h (1) Rр 1 cos arctgK cos где K коэффициент трения между Рис. 1. Определение радиуса ротора поверхностью ротора и h льноворохом;

высота захватываемого слоя, м;

степень сжатия слоя;

угол наклона лотка к горизонту, °.

Кроме того, ради от угла захвата описывающий и от угла захвата в рис. 2. Ротор б хорошую способность, п металлоемкости (диапазон 0,20… Рис. 2. Изменение радиуса ротора Для равномерного перемещения от угла захвата. поступающей массы вороха необходимо на поверхности ротора иметь такое количество рядов зубьев, чтобы при выходе из вороха одного ряда, следующий ряд уже захватывал новую порцию вороха. Чтобы обеспечить это условие центральный угол между соседними рядами должен быть не более угла захвата. В этом случае минимальное количество рядов зубьев можно рассчитать по выражению (2) i min h arccos Rр С ростом толщины слоя вороха при одних и тех же значениях радиуса ротора количество рядов зубьев увеличивается. Минимальное количество рядов зубьев ротора–5.

Получено уравнение кривой, форму которой должны иметь зубья ротора ez 1 t x ln m y 1 z (3) m высота зуба, мм;

t половина основания x текущее зуба, мм;

расстояние от оси до боковой грани зуба, мм;

z коэффициент, зависящий от Рис. 3. Зависимость количества рядов состава льновороха;

y зубьев ротора от его радиуса. текущая координата вдоль оси зуба, мм.

Установлено, что при движении семян внутри льновороха в активной зоне центробежного сепаратора выделение семян усиливается при уменьшении коэффициента k сопротивления их движению в ворохе. Поэтому применяемые зубья должны не только перемещать ворох по активной зоне, но и разрыхлять его.

Для определения коэффициента k найдем значение удельного коэффициента k сопротивления движению c m R Rр g cos 0,5 2 sin 0,5 2 п (4) 0 Vp где -угловая координата центра масс семени, отсчитанная по направлению вращения от вертикальной плоскости, проходящей через геометрическую ось ротора, рад;

V p средняя радиальная скорость, м;

Rп внутренний радиус подбарабанья, м;

g ускорение свободного падения, м/с2. (рис.4).

Рассчитав можно определить коэффициент сопротивления k для различных типов рабочих органов. Максимальное выделение будут обеспечивать те рабочие органы, для которых величина коэффициента сопротивления движению будет минимальной.

Коэффициент сепарации равен относительному уменьшению некоторой массы льновороха m1, захваченной рабочими органами молотильно– очесывающего ротора, при прохождении активной зоны. Коэффициент сепарации активной зоны b a 1 1 e (5), a b Nз –масса E Ri2 ;

m вороха, кг;

N з –мощность, затрачиваемая на где a m вращение вороха массой m1 ;

угловая скорость молотильно–очесывающего Ed – средняя величина функции ротора;

E q E B 2 2 Ri2 2 Rп sin 0 по углу обхвата R молотильно–очесывающего ротора активной зоной;

2 1, 2 угловая координата конца активной зоны, 1 угловая координата начала активной зоны (Угловые координаты отсчитывают от вертикальной плоскости, проходящей через геометрическую ось молотильно–очесывающего ротора, и аналогичных плоскостей, проходящих Rc R p через конец и начало зоны);

, B Ri коэффициент трения вороха о решетку, Рис.4. Схема сепарации R c радиус центра масс захваченной молотильно– при использовании очесывающим ротором порции вороха, Rп радиус активного подбарабанья подбарабанья, Ri радиус инерции порции вороха, g ускорение свободного падения, c arctg R п (рис. 4).

Rc В результате колебаний к скорости выхода семян из неподвижного подбарабанья u n добавится скорость колебаний в момент выхода V k. Полагая угловую частоту колебаний равной частоте вращения ротора получим 2 Rп cos 2 cos 1 0,5 sin sin 0,5 sin cos u n (6) 0, 2g sin 0,51 sin 0,5 2 sin 0, cos С ростом угла колебаний левая часть уравнения (6) u n уменьшается, что увеличивает коэффициент сепарации (зависимость 5).

Показатель кинематического режима подбарабанья определяется из выражения:

2r cos sin K (7).

g sint cost sint cost Как видно из неравенства (7) показатель К существенно зависит от коэффициента трения. Зависимость от влажности W в ее реальных пределах (20…70%) является линейной, поэтому показатель кинематического режима подбарабанья К также пропорционален влажности (рис. 5).

Используя график (рис.5) для определения значения К при различной влажности W льновороха и задаваясь последовательно угловой скоростью кривошипа от 15 до 20 с-1 (7), определим оптимальный радиус кривошипа привода активного подбарабанья (рис.6).

Рис. 5. Зависимость кинематического Рис. 6. Зависимость радиуса r режима активного подбарабанья K от кривошипа привода активного подбарабанья от угловой скорости влажности льновороха W.

кривошипа при различных K В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» описаны методики, приборы и оборудование для проведения экспериментальных исследований. Исследования проводились на специально разработанной установке (рис. 7), позволяющей изменять значения различных факторов, влияющих на процесс сепарации и реализовывать различные их комбинации.

Установка состоит из подающего транспортера 1, установленных последовательно молотильно–очесывающих роторов различных типов 2, вращающихся в одном направлении и размещенных под ними подбарабаньями 3, приемного бункера путанины (на рисунке не показан), скатных лотков 4, привода, включающего цепную передачу 5, промежуточный вал 6 и шкив 7, натяжной ролик 8, выгрузного транспортера путанины (на рисунке не показан). На поверхности молотильно – очесывающих роторов расположены зубья различной формы 9. Подбарабанья 3 выполнены8 прутковыми и прутково–планчатыми, различаются коэффициентом «живого сечения». Промежуточные зоны подбарабаний между роторами закрыты решетками. Одно из подбарабаний изготовлено активным. Активное подбарабанье состоит из приводного вала 10 со сменными звездочками 11, приводимого во вращение общей цепью, эксцентрика, насаженного на приводной вал по центру задней кромки подбарабанья, пяты из закаленной хромированной стали, приваренной к задней кромке подбарабанья над эксцентриком, болта-ограничителя для регулировки амплитуды колебаний.

а б Рис.7. а – схема экспериментальной установки;

б – общий вид эксперимен тальной установки.

Факторы, влияющие на процесс сепарации, выбирали на основании сведений об исследуемом процессе, после чего путем априорного ранжирования были выделены те, которые оказывают наибольшее воздействие на выходной параметр. К таким факторам были отнесены:

подача, кг/(чдм);

длина сепарирующей поверхности, мм;

длина подбарабанья, мм;

частота вращения, мин -1 ;

зазор, мм;

влажность, %;

частота колебаний, Гц.

В качестве выходного параметра, определяющего качество выполнения технологического процесса сепарации, была принята степень выделения коробочек и семян из вороха (Y).

Методика исследований разделялась на несколько этапов. Исследование:

1. Конструктивных параметров роторного сепаратора.

2. Длины сепарирующей поверхности лабораторной установки.

3. Сочетаний моделей роторов с подбарабаньями различных типов.

4. Зазора между ротором и подбарабаньем.

5. Диапазона изменения режимов роторного сепаратора.

6. Совместного влияния режимов работы роторного сепаратора на протекание процесса сепарации.

7. Различных сочетаний частот вращения молотильно–очесывающих роторов.

8. Влияния активного подбарабанья на сепарацию льновороха.

При проведении эксперимента использовали льняной ворох сорта «Кром», вытеребленный в стадии ранней желтой спелости. Исследования проводились в несколько этапов, как с применением стандартных методик ГОСТ 13586.5–93, так и в соответствии с разработанными, и включали в себя многофакторные и однофакторные эксперименты. Опыты проводились в трехкратной повторности с доверительной вероятностью 95%. Регрессионный анализ проводился при помощи компьютерных программ MS Excel 2007, STATISTIKA 6.0, STATGRAPHICS Plus 5.1.

результатов экспериментальных В четвертой главе «Анализ исследований» приведены результаты исследований молотильно-очесывающего роторного сепаратора.

Экспериментальные исследования проводились на опытной базе лаборатории ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА».

1 Определены типы рабочих органов роторного сепаратора. На рис. представлены результаты исследований сепарирующей способности 6-ти роторов.

Проведенные лабораторные исследования позволили выбрать два типа рабочих органов для дальнейших исследований и определить последовательность их установки: ротор с комбинированным типом зубьев и ротор с треугольными зубьями.

,% 18,5 36,9 55,4 73,8 92, 1 9,2 18,5 27,7 36,9 46,1 55,4, Рис. 8. Влияние различных типов рабочих 18,5 36,9 55,4 73,8 92, органов на процесс сепарации 2 Получена математическая модель для определения длины сепарирующей поверхности (изменение показателя сепарирующей способности а в зависимости от подачи, длины сепарирующей поверхности и влажности льновороха) (рис.9):

а 0,556781 0,000227 q 0,06447W 0,000089 L 0,000800 q W 0,000021W L (8) где q–подача вороха на сепарацию, кг/(ч·дм);

L– длина сепарирующей поверхности, мм;

W–влажность льновороха, %. По уравнениям регрессии построены двумерные сечения поверхностей отклика (рис.9).

W,% W,% W,% W,% 45 0,13 0,11 0, 0,13 0, 0, 0, 0,17 0, 40 0,16 0,14 0, 0, 40 0, 0, 0,27 0, 0,35 0, 0, 0,21 35 0, 0, 35 0,47 0, 0,32 0,44 0, 0,40 0, 0, 30 0, 0,71 0,64 0, 30 0, 0, 0, 0,94 0, 0,88 0, 0, 0, 25 0,66 18,5 36,9 55,4 73,8 92, 18,5 36,9 55,4 73,8 92, 18,5 36,9 55,4 73,8 92,3 3 3,5 4 4,5 3 3,5 4 4,5 б в q,кг/(ч·дм) q,кг/(ч·дм) q,кг/(ч·дм) а б в Рис. 9. Изменение показателя сепарирующей способности в зависимости от подачи и влажности льновороха: а–L=1820 мм;

б–L=3800 мм;

в–L=5780 мм.

Для обеспечения максимальной величины показателя а значения подач не должны превышать 73,8 кг/(ч·дм). Дальнейшее увеличение подачи приводит к снижению показателя сепарирующей способности из-за большого размера порций вороха, которые захватываются зубьями приемного ротора. Значения влажности, при которых наблюдались максимальные значения показателя находятся в пределах 25…35%. Длина сепарирующей поверхности не должна превышать мм.

3 Определены сочетания роторов и подбарабаний, обеспечивающие максимальные значения степени выделения : при установке ротора с комбинированными зубьями в сочетании с прутково-планчатым подбарабаньем с коэффициентом «живого сечения» на первом этапе сепарации и ротора с треугольными зубьями в сочетании с прутково-планчатым подбарабаньем с на втором и третьем этапах. Максимальные значения степени выделения наблюдались для обоих типов роторов при подаче 55,4 кг/(ч·дм) (рис.10) и частотах вращения 200…250 мин-1 (рис.11).

18,5 36,9 55,4 73,8 92, q,кг/(ч·дм) а Рис.11. Влияние частот вращения на процесс сепарации при исследовании типов подбарабаний: а–для ротора с комбинированым типом зубьев;

б–для ротора с треугольными зубьями.

4 Определена величина зазора между роторами и подбарабаньем. Для ротора с комбинированными зубьями и прутково-планчатым подбарабаньем с величина зазора, при котором процесс сепарации происходит с максимальной эффективностью составляет 35 мм. Для ротора с треугольными зубьями и прутково-планчатым подбарабаньем с величина зазора, при котором наблюдались максимальные значения степени выделения, составляет мм (рис.12).

б а Рис.12. Влияние зазора на процесс сепарации: а–ротор с комбинированным типом зубьев;

б– ротор с треугольными зубьями.

5 Определен диапазон изменения режимов роторного сепаратора. Анализ графических зависимостей доказал возможность осуществления сепарации во всем диапазоне влажности льновороха (20…45%) при частотах вращения 100…300 мин-1 и подачах 55,4…92,3 кг/(ч·дм) (рис.13).

q=55,4 кг/(ч·д q=73,8 кг/(ч·д q=92,3 кг/(ч·д q=92,3 кг/(ч·дм) б а б Рис.13. Влияние режимов сепаратора на степень выделения: а–при подаче q=92,3 кг/(ч·дм);

б–при влажности W=35%.

6 Получена математическая модель для определения совместного влияния режимов роторного сепаратора на величину степени выделения коробочек и семян (изменение степени выделения в зависимости от подачи, частоты вращения роторов и влажности льновороха). Двумерные сечения поверхностей отклика представлены на рис.14:

91,461119 0,98519 n 0,910840 q 1,153260 W 0,167387 n q (9) 1,14190 q W 0,035784 n W где q–подача вороха на сепарацию, кг/(ч·дм);

n– частота вращения роторов, мин-1;

W–влажность льновороха, %.

n,мин- n,мин-1 n,мин- 93,06 92,95 92,56 92,21 91, 92,45 92,26 91,81 91,64 91, 94,60 94,45 94,33 94,06 93, 190 92,33 91,90 91,68 91, 92,65 92, 09 91,42 91, 160 160 93,37 93,17 91,25 91, 92,96 92,75 91,51 91, 91,13 91,62 91,47 91, 130 90, 130 91,12 91,38 90,83 90,88 90,69 90,92 89, 90,47 90, 92,94 92,81 91,36 90,53 90, 3 3, 18,5 36,9 55,4 73,8 92,3 18,5 36,9 55,4 73,8 92, 4 4,5 18,5 36, 3,5 55,4 73,8 92,3 4 4, q,кг/(ч·дм) q,кг/(ч·дм) q,кг/(ч·дм) б а в Рис. 14. Изменение степени выделения в зависимости от подачи и частоты вращения роторов: а–W=25%;

б–W=35%;

в–W=45%.

Максимальная степень выделения 92,0-94,6 % наблюдается в диапазоне влажности льновороха 25–35% при частотах вращения от 160 до 200 мин-1.

Подача при этом составляла 18,5…92,3 кг/(ч·дм). С уменьшением частоты вращения снижалась скорость движения льновороха по поверхности подбарабанья, что вызывало увеличение плотности слоя вороха, проходящего в зазоре между ротором и подбарабаньем и затрудняло выделение коробочек и семян.

7 Определен вариант сочетания частот вращения, обеспечивающий максимальные значения степени выделения (рис. 15).

Рис. 15. Влияние различных сочетаний частот вращения на процесс сепарации.

Максимальные значения степени выделения (94%) наблюдались при возрастании частот вращения на каждом последующем роторе n1 n2 n3. Ворох, поступающий на второй ротор, благодаря более высокой частоте вращения последнего легко захватывается зубьями и перемещается к следующему ротору.

8 Исследовано влияние активного подбарабанья на процесс сепарации. На рис. 16 представлены графические зависимости влияния частоты колебаний на величину степени выделения и сравнительный график изменения степени выделения при различных значениях подачи для пассивного и активного подбарабаний.

б б Рис. 16. а–влияние типов подбарабаний на процесс сепарации;

б–влияние частоты колебаний активного подбарабанья на процесс сепарации.

Максимальные значения степени выделения при работе активного подбарабанья наблюдаются при частоте колебаний от 16 до 19 Гц. Колебательные движения активного подбарабанья увеличивают степень выделения в 2 раза по сравнению с пассивным.

Разработана компьютерная программа на языке Visual Basic для определения режимов настройки сепаратора в зависимости от изменения влажности льновороха и планируемой степени выделения семян и коробочек.

Построена номограмма для определения режимов настройки роторного сепаратора.

В пятой главе «Производственные испытания и экономическая эффективность сепаратора влажного льновороха» изложены результаты производственных испытаний молотильно-очесывающего роторного сепаратора.

Производственная проверка в поточной линии пункта сушки и переработки льновороха КСПЛ-0,9 в ОАО «Усть-Долысское» Невельского района Псковской области показала эффективность применения роторного сепаратора в технологической схеме пункта. Был произведен расчет экономической эффективности пункта сушки льновороха КСПЛ-0,9 в сравнении с экономической эффективностью пункта с внедренным в его технологическую схему роторным сепаратором. Экономический эффект был достигнут за счет снижения затрат на ГСМ при сушке льновороха и составлял 520 руб/т. Срок окупаемости внедрения 1,92 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 1 Анализ существующих устройств для сепарации вороха перед сушкой показал, что наиболее перспективными для сепарации льновороха в условиях повышенного увлажнения Северо-Западного региона являются роторные рабочие органы, выполненные по типу соломочесов. Разработана конструктивно технологичекая схема роторного устройства для сепарации льновороха, получен патент РФ № 93206 на полезную модель.

2 Получены зависимости (1,2) для определения радиуса и числа рядов зубьев ротора, обеспечивающих перемещение льновороха равномерным тонким слоем.

Рациональное значение радиуса ротора находится в диапазоне 0,20…0,23 м, минимальное количество рядов зубьев 5.

3 Выделение семян в сепараторе увеличивается при уменьшении коэффициента k сопротивления их движению в ворохе. Обоснованы теоретические формы профилей зубьев, осуществляющие перемещение и разрыхление вороха в активной зоне. Получена зависимость для определения радиуса кривошипа активного подбарабанья (выражение 7) от угловой скорости и показателя кинематического режима.

4 Определены типы рабочих органов сепаратора, длина сепарирующей поверхности (L=1820 мм) и порядок установки: с комбинированными зубьями и два ротора с треугольными зубьями. Роторы имеют собственную частоту вращения: 130, 160, 190 мин-1, возрастающую по направлению перемещения вороха.

5 Получены математические модели степени выделения и показателя сепарирующей способности от частоты вращении роторов, подачи льновороха на сепарацию, влажности льновороха и длины сепарирующей поверхности. Анализ моделей и построенных по ним графических зависимостей и двумерных сечений поверхностей отклика доказал возможность осуществления сепарации во всем диапазоне влажности льновороха (20…45%) при частотах вращения 100… мин-1 и подачах 18,5…92,3 кг/(ч·дм) при степени выделения 85…94%.

6 Определены сочетания роторов и подбарабаний: ротор с комбинированными зубьями и прутково-планчатое подбарабанье с S=0,8 при величине зазора 35 мм, роторы с треугольными зубьями и прутково-планчатым подбарабаньем с S=0,7 при величине зазора 25. Доказана эффективность применения активного подбарабанья при сепарации влажного льновороха.

Радиальные колебательные движения активного подбарабанья увеличивают степень выделения в 2 раза по сравнению с пассивным. Частота колебаний активного подбарабанья 16...19 Гц.

7 С помощью метода нелинейного программирования определены рациональные значения кинематических и эксплуатационных параметров: частота вращения n 190...280 мин -1;

подача q 55,4...70,1 кг/(ч·дм), при которых обеспечиваются максимальные значения степени выделения ( е 90...94% ).

Разработана компьютерная программа для выбора режимов сепаратора в зависимости от влажности вороха и планируемой степени выделения. Получена номограмма для настройки сепаратора. 8 Использование роторного сепаратора в технологической схеме пункта сушки и переработки льновороха показало надежность работы устройства, высокую степень выделения (80…94%) при производительности 10,8…18 т/ч.

Затраты на ГСМ сократились на 40%. Общий экономический эффект составил руб/т (820 руб/га).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. А.В. Милохина, А.А. Жуков, С.А. Катченков. Пути совершенствования технических средств для сепарации влажного льновороха // Инновации молодых ученых – развитию АПК. Материалы I научно-практической конференции: сб.

науч. тр./ ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА».–Великие Луки: Редакционно издательский отел ФГОУ ВПО «ВГСХА» – 2006. – С. 150-153.

2. А.В. Милохина. Исследование процесса сепарации влажного льновороха // Вклад молодых ученых в развитие науки. Материалы II научно-практической конференции: сб. науч. тр./ ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА».–Великие Луки:

Редакционно-издательский отел ФГОУ ВПО «ВГСХА» – 2008. – С. 188-195.

3. С.А. Катченков, А.В. Милохина. К возможности применения активного подбарабанья при сепарации льняного вороха // Техника в сельском хозяйстве, № 2 – 2008. – С. 47-48.

4. С.А. Катченков, А.В. Милохина, В.К. Милохин. Определение диапазонов частот вращения молотильно–очесывающих роторов роторного сепаратора влажного льновороха // VI Кирилло-Мефодиевские чтения. Материалы научно практической конференции: сб. науч. тр.// Крестьянский государственный университет имени Кирилла и Мефодия – Луга: Изд-во Крестьянский государственный университет имени Кирилла и Мефодия – 2009. – С. 98-101.

5. Ю.И. Волошин, А.В. Милохина, С.А. Катченков, В.К. Милохин, А.А. Жуков.

Расчет коэффициента сепарации льняного вороха молотильно–очесывающим роторным сепаратором с активным подбарабаньем // Техника в сельском хозяйстве, № 3 – 2009. – С. 11-13.

6. А.В. Милохина. Конструктивные параметры рабочих органов молотильно очесывающего роторного сепаратора // Вклад молодых ученых в развитие науки.

Материалы IV научно-практической конференции: сб. науч. тр./ ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА».–Великие Луки: Редакционно-издательский отел ФГОУ ВПО «ВГСХА» –2009. – С. 239-243.

7. А.В. Милохина, А.А. Жуков. Исследование сепарации льняного вороха роторным сепаратором с активным подбарабаньем // Вклад молодых ученых в развитие науки: материалы V междунар. науч. конф. – Великие Луки: Изд-во Великолукская ГСХА, – 2010.– С. 191-193.

8. А.В. Милохина, Ю.И. Волошин, В.К. Милохин, В.В. Ильюшко. Исследование движения семян внутри льновороха в активной зоне центробежного сепаратора // Техника в сельском хозяйстве, №2 – 2010. – С. 51-53.

9. Патент № 93206 Российская Федерация, А01F11/02. Молотильно– очесывающий роторный сепаратор [Текст] / Катченков С.А., Милохина А.В., Милохин В.К.;

заявитель и патентообладатель Катченков С.А., Милохина А.В., Милохин В.К. – Россия. – Опубл. 27.04.2010. – Бюлл. №12.