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:

Петунина Ирина Александровна. Разработка ресурсосберегающих процессов очистки и обмолота початков семенной кукурузы : диссертация ... доктора технических наук : 05.20.01 / Петунина Ирина Александровна; [Место защиты: ФГОУВПО "Кубанский государственный аграрный университет"].- Краснодар, 2009.- 304 с.: ил.

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 7

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 14

1.1. Значение кукурузы для народного хозяйства 14

1.2. Классификация зернового материала кукурузы 15

1.3. Современное состояние изученности анатомо-морфологических

и физико-механических свойств початков кукурузы 1 б

1.3.1. Морфологические и анатомические особенности початков кукурузы 1 б

1.3.2. Изменчивость признаков початков кукурузы 17

1.3.3. Анализ изученности физико-механических свойств початков кукурузы 19

1.4. Технологии уборки кукурузы, средства и способы очистки

от оберток и обмолота початков 26

1.4.1 Классификация технологий уборки 26

1.4.2. Уборка кукурузы на зерно 28

1.4.3. Уборка кукурузы в початках 29

1.4.4. Уборка гибридных початков

1.5. Поточные линии очистки от оберток и обмолота початков кукурузы 32

1.6. Механизация процесса очистки початков кукурузы от оберток 34

1.7. Механизации процесса обмолота початков кукурузы 38

1.8. Исходные требования к процессам очистки от оберток и обмолота початков кукурузы 45

1.9. Обзор основных теоретических положений по очистке от оберток и обмолоту початков 47

1.10. Нерешенные проблемы в механизации очистки от оберток

и обмолота початков кукурузы 54

1.11. Цель и задачи исследований з

2. ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧАТКОВ КУКУРУЗЫ 59

2.1. Программа и методика экспериментальных исследований 59

2.1.1. Початки кукурузы как объекты очистки от оберток и обмолота 59

2.1.2. Основные морфологические признаки гибридов кукурузы, районированных в ЮФО 61

2.2. Выбор показателей анатомо-морфологических

и физико-механических свойств початков кукурузы 63

2.3. Методики определения анатомо-морфологических

и физико-механических свойств початков кукурузы 68

2.4. Результаты определения массовых, размерных

и физико-механических характеристик початков кукурузы 76

2.5. Анатомические и размерные характеристики листьев обертки 80

2.6. Коэффициенты трения, анатомо-морфологические и прочностные характеристики листьев оберток 84

2.7. Теоретико-экспериментальное определение коэффициентов восстановления зерновок 91

2.8.Краткие выводы 99

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ПОЧАТКОВ КУКУРУЗЫ В ТРЕХВАЛЫДОВОМ АППАРАТЕ И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ ЕГО РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ 101

3.1. Программа и методика исследования 101

3.2. Конструктивно-технологическая схема установки для очистки початков кукурузы от оберток 104

3.3. Напряжения и деформации в початке при сжатии распределенными силами в трехвальцовом очистительном блоке 106

3.4. Изменение формы обертки початка при деформации в трехвальцовом очистительном блоке 114

3.5. Расчет угла затягивания початка в трехвальцовом очистительном блоке 126

3.6. Расчет зазора в рабочем пространстве трехвальцового очистительного блока 131

3.7. Прокат початка при съеме оберток 134

3.8. Расчет длины дуги прижимного барабана, участвующей в процессе очистки початка от оберток 144

3.9. Прокат оберток при съеме с початков 150

3.10. Баланс мощности на съем оберток с початков 157

3.11. Основные направления ресурсосбережения при очистке початков кукурузы от оберток 158

3.12. Краткие выводы 160

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ПОЧАТКОВ КУКУРУЗЫ В ТРЕХВАЛЬЦОВОМ АППАРАТЕ 162

4.1. Программа и методика исследований 162

4.2. Исследование и обоснование закономерностей процесса деформации початков с обертками 165

4.3. Влияние усилия прижатия початка к вальцам и кинематики привода на съем оберток 175

4.4. Уточнение основных параметров трехвальцового очистительного аппарата методом планирования эксперимента 185

4.5. Исходные требования на трехвальцовый очиститель

початков кукурузы 191

4.6. Краткие выводы 196

5. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБМОЛОТА ПОЧАТКОВ КУКУРУЗЫ В ТРЕХВАЛЬЦОВОМ АППАРАТЕ И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ ЕГО РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ 198

5.1. Программа и методика исследования 198

5.2. Конструктивно-технологическая схема установки для обмолота початков кукурузы 200

5.3. Напряжения и деформации в початке при сжатии в трехвальцовом молотильном блоке 201

5.4. Изменение формы початка при деформации в трехвальцовом молотильном блоке 203

5.5. Расчет угла затягивания початка в молотильном блоке 204

5.6. Расчет зазора в рабочем пространстве молотильного блока 206

5.7. Прокат початка при обмолоте 208

5.8. Расчет длины дуги прижимного вальца, участвующего в процессе обмолота початка 216

5.9. Выделение зерновок из початка при обмолоте 221

5.10. Движение зерновки в пространстве молотилки 227

5.11. Баланс мощности при обмолоте початков 237

5.12. Основные направления ресурсосбережения процесса обмолота початков кукурузы 239

5.13. Краткие выводы 239

6. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ОБМОЛОТА ПОЧАТКОВ

КУКУРУЗЫ В ТРЕХВАЛЬЦОВОМ АППАРАТЕ 241

6.1. Программа и методика исследований 241

6.2. Исследование и обоснование закономерностей процесса выделения зерновок из початка 243

6.3. Исследование обмолота початков кукурузы в трехвальцовом аппарате 249

6.4. Уточнение основных параметров трехвальцового молотильного аппарата методом планирования эксперимента 259

6.5. Исходные требования на трехвальцовую молотилку

для початков кукурузы 264

6.6. Краткие выводы 268

7. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ТРЕХВАЛЬЦОВЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБМОЛОТА ПОЧАТКОВ СЕМЕННОЙ КУКУРУЗЫ 270

7.1. Методика расчета параметров трехвальцового аппарата для очистки початков кукурузы 270

7.1.1. Алгоритм расчета трехвальцовог аппарата для очистки початков кукурузы 271

7.1.2. Контрольный пример 275

7.2. Методика расчета параметров трехвальцового аппарата для обмолота початков кукурузы 277

7.2.1. Алгоритм расчета трехвальцового аппарата для обмолота початков кукурузы 278

7.2.2. Контрольный пример 282

8. ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРЕХВАЛЬЦОВЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБМОЛОТА ПОЧАТКОВ СЕМЕННОЙ КУКУРУЗЫ 284

8.1. Программа и методика технико-экономической оценки 284

8.2. Эффективность трехвальцового очистителя початков семенной кукурузы 288

8.4. Эффективность трехвальцовой молотилки початков семенной кукурузы 291

8.6. Краткие выводы 295

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ, ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ 296

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 3 01

ПРИЛОЖЕНИЯ 3  

Введение к работе:

Актуальность проблемы. К настоящему времени производство кукурузы занимает практически первое место в мире среди зерновых, превышая валовые сборы зерна пшеницы и риса. Общая потребность России в семенах кукурузы составляет 80100 тыс. тонн (из них на зерно 1012 тыс. т) и отечественными производителями не обеспечивается из-за сложившегося низкого уровня технического оснащения.

В технологиях послеуборочной обработки кукурузы ключевыми являются процессы очистки и обмолота початков. На сегодняшний день не существует машины, обеспечивающей съем оберток с початков кукурузы с полным соблюдением исходных требований. А в Российской Федерации отсутствует производство очистителей початков и не предложены технические решения для обработки малых партий. Для различных моделей молотилок семенной кукурузы характерны: необходимость заполнения всего объема молотильной камеры; повторный обмолот початков; низкая производительность; частичная разборка для очистки рабочей камеры. Поэтому современные молотильные аппараты также не обеспечивают получение семенного материала, отвечающего в полной мере исходным требованиям.

Обобщенный анализ состояния вопроса совершенствования послеуборочной обработки початков семенной кукурузы позволил сформулировать научную проблему, которая состоит в разработке принципиально новых ресурсосберегающих технических решений для процессов очистки и обмолота початков кукурузы, максимально учитывающих их особенности и специфику съема оберток и выделения зерновок в процессе непрерывного контакта с рабочими органами, опирающихся на более глубокое исследование некоторых физико-механических свойств початков.

Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы и тематического плана НИР Министерства сельского хозяйства. Исследования включены в планы НИР Кубанского государственного аграрного университета: на 19911995 гг. по теме 29.6 ГР01910049840, на 19962000 гг. по теме 8 ГР 01960009007, на 20012005 гг. по теме 11 ГР 01200113467 и на 20062010 гг. по теме ГР 01.2006 06833.

Цель исследований – обоснование параметров и ресурсосберегающих режимов работы трехвальцовых аппаратов для очистки и обмолота початков семенной кукурузы.

Объекты исследований – процессы очистки и обмолота початков кукурузы; рабочие органы, макетные и экспериментальные образцы разрабатываемых технических средств.

Предмет исследований – выявление закономерностей влияния конструктивных, кинематических и динамических параметров на технологические процессы очистки от оберток и обмолота початков кукурузы.

Методика исследований. Методологической основой решения сформулированной проблемы является вариант триадной системы, в которой продукт и машина рассматриваются на одном уровне и при одновременном взаимном влиянии друг на друга.

При решении вопросов взаимодействия рабочих органов как початкоочистителя, так и молотилки с початками приняты основные положения классической теории деформации тел в местах контакта.

Теоретическое решение вопросов процессов очистки и обмолота початков выполнено с использованием основных положений теории упругости и специальных разделов теории дифференциального и интегрального исчисления, графо-аналитических методов.

Физико-механические свойства початков кукурузы исследовались с использованием общих, а также частных теоретических и прикладных методик.

При выполнении экспериментальных работ применен метод математического планирования многофакторного эксперимента. Аппроксимация и обработка экспериментальных данных выполнены с использованием пакета прикладных компьютерных программ.

Оценку технического уровня разрабатываемых аппаратов выполняли путем сопоставления системы параметров с промышленными аналогами по обобщенным технико-экономическим показателям, а также при помощи интегральных показателей.

Научная новизна результатов исследования заключается в уточнении теоретико-экспериментальных и методологических аспектов процессов очистки и обмолота початков кукурузы вальцовыми аппаратами и установлении аналитических зависимостей:

деформации слоя оберток и усилий разрыва и отделения оберток при съеме пакетом с початка от действия распределенных сил и параметров початков и рабочих органов и величин их деформаций;

деформации слоя зерновок и усилий разрушения связи зерновок со стержнем початка от действия распределенных сил;

углов затягивания в трехвальцовом аппарате неочищенного початка и початка со снятыми обертками от геометрических параметров и деформаций початка и рабочих органов;

величины зазора в трехвальцовых аппаратах для очистки и обмолота початков кукурузы от величины деформации пакета оберток и слоя зерновок;

пути проката оберток, снятых единым пакетом с початка, от геометрических параметров и деформаций початка и рабочих органов;

числа выделенных зерновок от морфологических характеристик початка кукурузы;

коэффициентов восстановления зерновок при непрямом ударе от скорости и угла соударения.

Новизна технических решений очистки початков подтверждается патентами № 2111644 и № 2112349, обмолота початков патентом № 2319336 и линии по обмолоту семенного материала кукурузы патентом № 2171023.

Практическую ценность работы представляют: методика классифи-кационного выбора для исследований показателей физико-механических свойств початков кукурузы; статистические данные по физико-механическим свойствам початков кукурузы; методики инженерного расчета параметров трехвальцовых аппаратов для очистки и обмолота початков кукурузы, основанные на результатах теоретико-экспериментальных исследований; конструктивно-компоновочные схемы очистительного и молотильного блоков; исходные требования на трехвальцовые аппараты для очистки и обмолота початков кукурузы; комплект программ и алгоритмов по расчету параметров трехвальцовых аппаратов для очистки и обмолота початков кукурузы; учебные пособия.

Реализация результатов диссертационных исследований. Результаты исследований приняты и используются Ассоциацией производителей семян кукурузы (Краснодарский край); Департаментом сельского хозяйства и продовольствия администрации Краснодарского края технические решения включены в «Системы ведения агропромышленного производства Краснодарского края на 2008-2010 гг.»; ГНУ «Кабардино-Балкарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Россельхозакадемии рекомендованы к внедрению усовершенствованные рабочие органы и технология очистки и обмолота початков кукурузы на предприятиях Кабардино-Балкарской республики; результаты исследований внедрены ГНУ КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко.

Учебные пособия (гриф МСХ РФ) и монографии используются в учебном процессе агроинженерных и экономических факультетов ряда ВУЗов России.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены в период с 1998 по 2008 год и получили официальное одобрение на научных форумах: научно-технических и учебно-методических конференциях КубГАУ, международных конференциях «Образование. Экономика. Информатика.» (Астрахань, 2003 г.), «Математика. Компьютер. Образование» (Дубна, 2004 г.), «Математика. Экономика. Образование» (Ростов-на-Дону, 2005 г.), Международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития высшего образования» (Сочи, 2006 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Эколого-экономические проблемы на современном этапе развития общества» (Пятигорск, 2003 г.).

Теоретические исследования результатов диссертационных исследований удостоены следующих наград: бронзовая медаль «Гордость науки Кубани» и диплом степени Краснодар, 2005 г., диплом лауреата конкурса фонда развития отечественного образования Сочи, 2007 г., почетная грамота Департамента образования и науки Краснодарского края Краснодар, 2005 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми разделов, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, который включает 313 использованных источников, в том числе 71 иностранных и приложений. Диссертация изложена на 329 страницах основного текста, содержит 124 рисунка и 11 таблиц.


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