Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Нуруллин Эльмас Габбасович. Разработка основ теории и машин пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур : диссертация ... доктора технических наук : 05.20.01.- Казань, 2005.- 391 с.: ил. РГБ ОД, 71 06-5/262

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ШЕЛУШЕНИЯ ЗЕРНА
КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР И ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ
ИССЛЕДОВАНИЙ
15

1.1 Анатомическое строение, физико-механические, технологические
свойства зерна крупяных культур и анализ их исследований в

связи с процессом шелушения 15

1.2 Технологические основы переработки зерна в крупу и назначение

шелушильных машин 26

1.2.1 Основы технологии промышленной переработки зерна крупяных

культур 26

  1. Переработка зерна крупяных культур в сельскохозяйственном производстве 31

  2. Технологическая эффективность процесса шелушения и показатели ее оценки 36

1.3 Основные направления развития конструктивно-технологических

схем машин для шелушения зерна крупяных культур 37

  1. Аналитический обзор теоретических исследований процесса шелушения зерна крупяных культур 47

  2. Постановка проблемы, цель и задачи исследований 60

2 КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ПРОЦЕССА ШЕЛУШЕНИЯ

ЗЕРНА КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР И РАЗРАБОТКА НОВЫХ
ШЕЛУШИТЕЛЕЙ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ТИПА
63

  1. Классификация способов интенсификации переработки зерна крупяных культур 63

  2. Классификация факторов определяющих технологическую эффективность процесса шелушения 65

  3. Классификация способов шелушения зерна крупяных

культур 68

  1. Классификация машин для шелушения зерна крупяных культур 71

  2. Разработка конструктивно-технологических схем новых шелушителей пневмомеханического типа 74

  3. Выводы по второму разделу 85

3 РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ ПРОЦЕССА
ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ШЕЛУШЕНИЯ
86

  1. Физическая сущность процесса пневмомеханического шелушения 86

  2. Моделирование процесса пневмомеханическ ого шелушения 88

3.2.1 Структурная модель зерна крупяных культур как

предмет шелушения 90

  1. Моделирование процесса разрушения оболочки 97

  2. Моделирование процесса разрушения ядрицы *. 105

  1. Теоретическое обоснование скорости удара при пневмомеханическом шелушении 109

  2. Динамика процесса пневмомеханического шелушения зерна

крупяных культур 115

  1. Энергетические показатели процесса пневмомеханического шелушения 124

  2. Выводы по третьему разделу 132

4 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ

ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИХ ШЕЛУШИТЕЛЕЙ 134

4.1 Обоснование параметров броскового вентилятора 134

4.1.1 Теоретический анализ процесса взаимодействия зерна крупяных

культур с рабочими поверхностями лопаток ротора бросковых
вентиляторов пневмомеханических шелушителей 135

  1. Обоснование геометрических параметров лопаток ротора 144

  2. Обоснование частоты вращения лопаточного колеса 150

  3. Обоснование параметров кожуха броскового вентилятора 157

  4. Определение секундной подачи зерна бросковым вентилятором

в рабочую зону 162

4.2 Обоснование параметров шелушильной камеры 16 7

4.2.1 Исследование движения зерна в горизонтальной шелушильной

камере и обоснование ее параметров 16 8

4.2.2 Моделирование процесса движения воздушно-зерновой

смеси в вертикальной шелушильной камере 173

4.2.3 Исследование процесса движения зерна в вертикальной

шелушильной камере с дополнительным рабочим органом

и обоснование ее параметров 1 82

  1. Обоснование параметров пневмосепаратора 19 6

  2. Выводы по четвертому разделу 200

5 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 202

5.1 Программа исследований 202

5.2. Методика лабораторных экспериментальных исследований 20 4

  1. Обоснование выбора предмета шелушения и повторности опытов... 204

  2. Методика определения физико-механических и технологических

свойств зерна крупяных культур 205

5.2.3. Методика и приборы исследования влияния влажности зерна и

типа рабочей поверхности на величину деформирующей силы 208

5.2.4 Методика определения прочностных характеристик и проверки
теоретических закономерностей процессов деформации и

разрушения оболочки и ядрицы зерна крупяных культур 212

5.2.5. Методика и приборы для исследования влияния скорости

взаимодействия на качество процесса пневмомеханического

шелушения 214

5.2.6 Методика и приборы для исследования зависимости энерги и

разрушения структурных элементов зерна крупяных культур

(оболочка, ядрица) от влажности 217

5.3 Методика и оборудование для исследования влияния влажности
зерна, конструктивных параметров и режимов работы
шелушителей пневмомеханического типа на технологическую
эффективность шелушения в лабораторно- производственных
условиях 220

  1. Лабораторные установки, измерительная аппаратура, технология подготовки и проведения опытов 220

  2. Методика лабораторно-производственных экспериментальных исследований шелушителей пневмомеханического типа 222

  1. Методика оценки энергетических затрат и технико-экономической эффективности шелушителей пневмомеханического типа в производственных условиях 228

  2. Методика обработки результатов экспериментальных исследований...234

5.6 Выводы по пятому разделу 2 36

6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ
ПОЛОЖЕНИЙ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИХ ШЕЛУШИТЕЛЕЙ
237

6.1 Экспериментальная проверка закономерностей процесса

шелушения зерна крупяных культур (на примере зерна гречихи) 237

  1. Определение модуля упругости оболочки и ядрицы зерна гречихи....237

  2. Экспериментальная проверка теоретических закономерностей процессов деформации и разрушения оболочки и ядрицы зерна крупяных культур 243

6.2 Результаты исследования влияния влажности зерна и типа рабочей

поверхности на величину разрушающего усили я 245

  1. Экспериментальное обоснование влажности зерна 245

  2. Обоснование типа рабочей поверхности 247

Введение к работе:

/fi О СУС/

Актуальность темы. Главной задачей агропромышленного комплекса является обеспечение населения в достаточном количестве качественными продуктами питания. Продукты, полученные при переработке зерна крупяных культур, характеризуются повышенным содержанием белка и жира, высокими вкусовыми качествами, питательностью, хорошей перевариваемостью.

Основной технологической операцией переработки зерна крупяных культур является шелушение - отделение наружных покрытий (плодовых оболочек, цветочных пленок и т.д.) от ядрицы. Различные анатомическое строение, физико-механические и технологические свойства зерна крупяных культур определяют способ шелушения и соответственно конструкцию шелушильной машины.

Основными недостатками существующих конструкций являются: необходимость использования дополнительного технологического оборудования для сортирования зерна перед поступлением в шелушильную машину и сепарации продуктов шелушения, невозможность получения высоких значений показателей технологической эффективности за однократный оборот продукта через шелушильную машину. Указанные недостатки снижают производительность и приводят к повышению энерго- и металлоемкости процесса.

В связи с выше изложенным, проблема научного обоснования и создания новых машин для шелушения, обеспечивающих высокие показатели технологической эффективности при низких рессурсо-энергозатратах является актуальной, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Исследования проводились в соответствии с пятилетними планами НИР
Казанской ГСХА 1990-2004 г.г.. Работа входила в план научных исследований по
общесоюзной комплексной научно-технической программе 0.СХ.103.01 (но-

мер государственной регистрации 01813000770). С 2000 года исследования проводились в соответствии с программой «Разработать системы технологизации и инженерно-технического обеспечения агропромышленного производства как основы стабилизации АПК субъектов РФ Северо-Кавказского, Приволжского и Уральского федеральных округов». Работа зарегестрирована ВНТИЦ (регистрационный номер 01.20.03 01955).

Объект исследований. Процесс пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур, экспериментальные образцы новых шелушителей пневмомеханического типа.

Предмет исследований. Закономерности взаимодействия зерна крупяных культур с рабочими органами пневмомеханических шелушителей, зависимости количественных и качественных показателей их работы от конструктивно-технологических параметров.

Целью работы является разработка теоретических основ и создание новых машин пневмомеханического шелушения, обеспечивающих повышение эффективности переработки зерна крупяных культур, изготовление, исследование и внедрение их в сельскохозяйственное производство.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

РОС НАЦИОНАЛЬНА» БИБЛИОТЕКА

- систематизировать объекты процесса шелушения зерна крупяных культур
и научно обосновать конструктивно-технологические схемы новых шелушильных
машин пневмомеханического типа;

разработать научно-обоснованную модель зерна крупяных культур как предмет шелушения, опирающегося на анатомическое строение и физико-механические свойства зерна, а также позволяющего описывать его количественные и качественные изменения при взаимодействии с рабочими органами шелушильных машин;

разработать теоретические основы, исследовать динамические факторы и энергетические показатели процесса пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур;

исследовать процессы взаимодействия зерна с рабочими органами новых шелушителей и установить теоретические и экспериментальные закономерности, позволяющие обосновать их основные конструктивно-технологические параметры;

изготовить и исследовать пневмомеханические шелушители в производственных условиях и определить их технологические, энергетические и технико-экономические показатели.

Методика исследований. Теоретические исследования базируются на основополагающих законах земледельческой механики, теории упругости, теории оболочек, механики разрушения, теории удара, механики газов. В работе использованы методы механико-математического и компьютерного моделирования.

Экспериментальные исследования проводились по общеизвестным и частным методикам с использованием теории планирования экспериментов, на разработанных и стандартных измерительных приборах, а также лабораторных и ла-бораторно-производственных установках.

Научная новизна исследований заключается в установлении общих закономерностей процесса шелушения зерна крупяных культур как тела, состоящего из шарообразной ядрицы и сферической оболочки, а также в разработке теории, методов расчета, конструкций шелушителей нового поколения пневмомеханического типа, что подтверждается:

- установленными теоретическими и экспериментальными закономерностя
ми, описывающими процессы деформации, разрушения и отделения оболочки от
ядрицы при статических и динамических силовых воздействиях, а также энерге
тические показатели процесса пневмомеханического шелушения;

разработанными конструкциями шелушителей пневмомеханического типа с горизонтальной и вертикальной рабочими камерами (патенты РФ №2196000, №2247604);

полученными теоретическими зависимостями, описывающими процесс взаимодействия зерна с рабочими органами новых пневмомеханических шелушителей;

- полученными математическими зависимостями, позволяющими обосновать
основные конструктивно-технологические параметры новых пневмомеханических
шелушителей;

- установленными закономерностями изменения качественных и количественных показателей работы пневмомеханических шелушителей в-зависимости от их конструктивно-технологических параметров и физико-механических свойств зерна.

Достоверность исследований подтверждается параметрами математи-

ческой статистики, совпадением в допустимых пределах результатов лаборатор-нс-производственных экспериментальных исследований и теоретических зависимостей, внедренными установками, а также широкой апробацией результатов исследований в печати, на научно-практических конференциях и выставках.

Практическая ценность работы и реализации ее результатов. Использование новых пневмомеханических шелушителей обеспечивает реализацию ресур-со-энергосберегающих, экологичных технологий переработки зерна крупяных культур в крупу непосредственно в условиях сельскохозяйственного производства. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы научно-исследовательскими и конструкторскими организациями при разработке новых конструкций машин для шелушения зерна крупяных культур, а также при эксплуатации разработанных пневмомеханических шелушителей в производственных условиях.

Пневмомеханический шелушитель с горизонтальной рабочей камерой внедрен в технологическую линию зерноочистительно-сушильного комплекса совхоза «Актайский» Алькеевского района РТ. Пневмомеханические шелушители с вертикальными рабочими камерами внедрены в технологические линии переработки зерна ООО «Каргопольской» Алькеевского района и ООО «Сабинский завод зернопродуктов» РТ. Разработанные пневмомеханические шелушители рекомендованы к внедрению на предприятиях агропромышленного комплекса Республики Татарстан. Рекомендации и техническая документация на пневмомеханические шелушители внедрены в проектные разработки ряда предприятий Республики Татарстан и других регионов Российской Федерации. Результаты исследований внедрены в учебные процессы агроинженерных специальностей сельскохозяйственных вузов Российской Федерации.

Апробация. Основные результаты исследований по теме работы обсуждены и одобрены на научных конференциях в Казанской государственной сельскохозяйственной академии (1991-2004 г.г.), Самарской ГСХА (1999 г), Вятской ГСХА (г. Киров 2001, 2002 г.г.), Межрегиональных научно-практических конференциях (г. Чебоксары 2001 г., г Ижевск 2002 г.), Международных научно-практических конференциях «Автомобиль и техносфера» (г. Казань, 2001, 2003 г.г.), Международной научно-практической конференции по проблемам научного обеспечения производства послеуборочной обработки, хранения и переработки зерна и других продуктов растениеводства (Республика Казахстан, г. Астана, 2001 г.), Международной конференции по проблемам механизации сельского хозяйства (г. Казань, 2002 г.), Всероссийских научно-практических конференциях по проблемам экологии (г. Казань 2000, 2002 г.), 9 Международном симпозиуме по проблемам экологии в растениеводстве (г. Варшава, 2002 г.), XI Международном симпозиуме по машинному доению и переработке молока (г. Казань, 2003 г.), Международной научной конференции по проблемам интенсификации производства сельскохо-

зяйственной продукции (г. Варшава, 2003 г.), Межрегиональном симпозиуме по проблемам энергосбережения (г. Казань, 2003), Международной научной конференции по теории механизмов и машин, 2-ой Международной научно-практической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве» (г. Москва, ВИМ, 2003 г.), научно-техническом совете Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан (г. Казань, 2004 г.), научном совете по механизации сельского хозяйства Академии наук Республики Татарстан ( г. Казань, 2004 г.).

Результаты исследования демонстрировались на республиканских и межрегиональных выставках «Сабантуй - 95» (г. Казань 1995 г.), «Агрокомплекс» (г. Казань 1997 г.), «Татагроэкспо-99» (г. Казань 1999 г.), «Агрокомплекс: Интерагро, Анимед, Фермер Поволжья» (г. Казань 2001г.), «Энергетика. Ресурсосбережение» (г. Казань 2002г.), «Агрокомплекс: Интерагро, Анимед, Фермер Поволжья» (г. Казань 2003 г.), «Энергетика. Ресурсосбережение» (г. Казань 2002г.), на международной научно-практической конференции «100 лет механизму Беннет-та» (г. Казань 2003 г.), «Агрокомплекс: Интерагро, Анимед, Фермер Поволжья» (г. Казань 2004 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в рекомендуемых ВАК РФ журналах, монографии (12,15 п.л.), брошюре (3,2 пл.), в материалах международных, межрегиональных конференций и симпозиумов и других изданиях, в том числе 3 статьи за рубежом. Получены два патента (№2196000, №2247604), одно свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ (№2004610886). Всего по теме диссертации опубликовано 57 работ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

классификационные схемы объектов процесса шелушения зерна крупяных культур;

общие закономерности процесса пневмомеханического шелушения;

теория и методы расчета пневмомеханических шелушителей;

конструктивно-технологические схемы шелушителей пневмомеханического типа;

результаты производственных испытаний, технико-экономические и энергетические показатели функционирования разработанных пневмомеханических шелушителей.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6-ти разделов, общих выводов, библиографического списка и приложений. Общий объем диссертации 391 страниц, который содержит 24 таблицы, 70 рисунков. Библиофафический список включает 289 наименований, в том числе 36 на иностранных языках.

Подобные работы
Скворцов Александр Константинович
Разработка ресурсосберегающих технологий и средств механизации уборки зерновых культур на основе использования инерционно-оч#сных молотильных аппаратов
Федорова Ольга Алексеевна
Снижение повреждаемости зерна при уборке зерновых культур за счет предварительного обмолота хлебной массы
Зыкин Евгений Сергеевич
Способ посева пропашных культур с разработкой катка-гребнеобразователя
Петин Андрей Викторович
Повышение качества посева мелкосеменных культур селекционной сеялкой с разработкой высевающего аппарата : на примере семян рапса
Бондарев Андрей Владимирович
Разработка энергосберегающего способа посева зерновых культур с одновременным внесением удобрения
Овчаров Павел Михайлович
Разработка технологического процесса выделителя семян тыквенных культур и обоснование параметров его отделяющего аппарата
Сихарулидзе Георгий Лаврентьевич
Исследование технологического процесса посадки крупномерных сеянцев многолетних культур в тяжелых почвенных условиях и разработка технического средства для его осуществления
Мутулов Владимир Николаевич
Совершенствование технологии уборки и разработка конструкции транспортерного подборщика - погрузчика плодов бахчевых культур
Карев Валерий Семенович
Обоснование и разработка рабочих органов сеялки для безрядкового посева зерновых культур
Писарев Олег Сергеевич
Обоснование параметров и разработка комбинированного сошника сеялок для прямого посева зерновых культур

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net