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:

Катченков Сергей Александрович. Совершенствование технологии и комплекса машин для производства семян и волокна льна путем оптимизации технологических и конструктивных параметров рабочих органов : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.01 : Великие Луки, 2004 386 c. РГБ ОД, 71:05-5/283

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 7

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, АНАЛИЗ ТЕОРИИ И
ПРАКТИКА УБОРКИ ЛЬНА-ДОЛГУНЦА И ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И
ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 14

  1. .Анализ состояния уборки льна-долгунца 14

  2. Анализ технологического и технического оснащения производства семян льна-долгунца 21

  1. Оценка очесывающих аппаратов льноуборочных машин 21

  2. Анализ существующих способов сепарации и сушки льново-роха 27

1.3 Анализ технологического и технического оснащения подъема льно
тресты 40

  1. Способы подъема влажной льнотресты 40

  2. Анализ способов естественной сушки льнотресты 46

  3. Обзор исследований сушки сено-соломистых материалов и льна 52

1.4 Цель и задачи исследования 57

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ

ЛЬНОВОРОХА 59

2.1 Теоретические исследования процесса разделения льновороха ро
торным сепаратором 59

2.1.1 Математическая модель процесса сепарации и очеса льняно
го вороха 59

  1. Теоретическое обоснование процесса сепарации в активной зоне центробежного сепаратора 69

  2. Теоретическое обоснование процесса сепарации в переходной пассивной зоне центробежного сепаратора 77

2.2 Теоретическое обоснование сепарации мелкого льновороха на ци
линдрическом решете с наружной рабочей поверхностью 86

  1. Захват льновороха цилиндрическим решетом 87

  2. Условия прохождения частицы льновороха в ячейку цилиндрического решета 89

  3. Определение положения лотка соломистых примесей 90

  4. Перемещение частиц льновороха поверхностью цилиндрического решета 94

  5. Условия выделения из вороха соломистых примесей 103

3. РАЗРАБОТКА И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДБОРЩИ-

КА ЛЕНТ ЛЬНА С КОНУСООБРАЗОВАТЕЛЕМ 114

3.1 Обоснование выбора схемы и рабочих органов конусообразователя
подборщика льна 114

  1. Обоснование принятой схемы и рабочих органов подборщика лент льна 125

  2. Теоретические исследования процесса естественной сушки и увлажнения конуса увеличенной массы 127

  1. Исследование процесса сушки конуса льна 128

  2. Определение коэффициентов влагопроводности по экспериментальным данным 133

  3. Динамика сушки льноконусов в естественных условиях 140

  4. Оценка диаметра льноконусов при их естественной сушке.... 144

4. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДО-

ВАНИЙ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОРОХА И

ПОДЪЕМА ЛЬНОТРЕСТЫ 148

  1. Программа экспериментальных исследований 148

  2. Экспериментальное оборудование, приборы и аппаратура 149

  3. Методика экспериментальных исследований 156

  1. Выделение наиболее значимых факторов, влияющих на процесс разделения вороха 156

  2. Методика исследований роторного сепаратора 160

  3. Методика исследований сборного бункера и пневмотранс-

портера мелкого льновороха 163

4.3.4 Методика исследования сепаратора мелкого льновороха 165

  1. Определение фракционного состава мелкого льняного вороха 165

  2. Методика определения аэродинамических свойств мелкого льновороха 167

4.3.4.3 Исследование процесса сепарации мелкого льноворо
ха 168

4.3.5 Методика исследования конусообразователя 172

  1. Условия и методика проведения полевых опытов 176

  2. Методика исследования естественной сушки льнотресты 176

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ

АНАЛИЗ 182

  1. Результаты исследований роторного сепаратора льнокомбайна 182

  2. Влияние условий работы сепаратора на технологический процесс. 187

  1. Результаты исследований пневмотранспортера и сборного бункера 194

  2. Анализ влияния режимов и параметров цилиндрического решета

на сепарацию льновороха 202

  1. Анализ влияния технологических параметров цилиндрического решета на процесс сепарации 203

  2. Анализ влияния свойств льновороха на сепарацию цилиндрическим решетом 212

5
5.4.3 Влияние подачи льновороха на предварительную сепара
цию цилиндрическим решетом 215

5.5 Анализ влияния угла наклона и колебаний подающего лотка на

выделение свободных семян из льновороха 219

5.6 Анализ влияния параметров льновороха на выделение свободных

семян льна на подающем лотке 221

5.7 Влияние угла наклона подающего лотка на работу цилиндриче-

ского решета 225

  1. Анализ влияния сепарации льновороха на качество семян 225

  2. Результаты исследований процесса естественной сушки конусов

различной массы, плотности и ленты льна 228

5.10 Анализ результатов определения коэффициента влагопроводно-

сти при переменных внешних факторах 241

5.11 Анализ результатов определения коэффициента влагопроводно-

сти при постоянных внешних факторах 243

5.12 Анализ процесса формирования и установки конуса конусообра-
зователями различных типов 246

6. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ТЕХНИКО-
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 255

  1. Результаты полевых испытаний льноуборочного комбайна с роторным сепаратором вороха 255

  2. Производственные испытания установки для сепарации мелкого вороха в условиях стационара 260

  3. Результаты хозяйственных испытаний подборщика льна, формирующего и устанавливающего конуса увеличенной массы 264

  4. Экономическая эффективность внедрения результатов исследования 270

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 279

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 283

ПРИЛОЖЕНИЯ 305

Введение к работе:

Льноводство является одной из важнейших отраслей сельского хозяйства. Дает два равноценных вида продукции - волокно и семена.

Стебли льна содержат 20...30% волокна и являются основным источником волокнистого сырья для изготовления экологически чистых антисептических тканей, одежды, технических изделий. Потребность текстильной промышленности в льняном волокне постоянно растет, потому что многие изделия из него полностью не могут быть заменены изделиями из химических волокон.

Семена льна-долгунца содержат 30...40% высококачественного масла. Оно широко применяется и практически незаменимо в пищевой, медицинской, лакокрасочной, парфюмерной и фармацевтической промышленности.

Основная ценность льна заключается в том, что практически все части зрелого растения могут использоваться как сырье для различных отраслей промышленности.

Льноводство позволяет решать и социальные вопросы региона. Создание только одного рабочего места (дополнительно) на выращивании льна тянет за собой цепочку из 16 рабочих мест по переработке продукции в городе [75].

Одной из важнейших задач, стоящих перед производителями сельскохозяйственной продукции в области льноводства, является увеличение выпуска и улучшение качества льнопродукции. Современное состояние данной отрасли не полностью отвечает возрастающим потребностям народного хозяйства в льносырье. Урожайность льноволокна и семян растет медленно, а в ряде случаев имеет место тенденция к снижению. В структуре продукции, которую производит сельское хозяйство, лен в ряде областей становится все менее выгодным. Посевные площади, занятые льном, за последние годы в ряде регионов резко уменьшились. Затраты труда на возделывание, уборку и реализацию продукции с 1 га льна в настоящее время в 5...6 раз выше, чем при производстве зерна, часто превышают они и на производстве картофеля. Причем до 80% об-

8 щих трудовых затрат приходится на уборку урожая льна и его реализацию. На заготовку 1 ц льнотресты затрачивается в среднем 3,6 чел.-ч., в отдельных случаях этот показатель достигает 4,2...4,5 чел.-ч. Это самые высокие затраты труда в растениеводстве. Достаточно большие затраты материально-энергетических ресурсов и в производстве льна: в расчете на 1 га расход топлива составляет порядка 220 кг, электроэнергии - 216 кВт-ч, металла -594 кг. Сушка и переработка льняного вороха наиболее энергоемкая операция из технологии уборки. На самой современной и экономичной карусельной сушилке СКМ-1 (в составе комплекса оборудования КСП-0,9 для обработки льновороха) требуется более 160 кг/га условного топлива, так как дополнительно вынужденной сушке подвергается значительная масса посторонних включений [135].

Высокие трудо- и энергозатраты отрасли приводят к задержке уборки урожая и поздней реализации льнопродукции, к росту потерь и снижению качества семян и тресты. В среднем потери составляют третью часть выращенного урожая льноволокна и до 50% льносемян.

Одним из факторов дальнейшего развития льноводства является совершенствование производства высококачественных семян с меньшими энергозатратами.

Известные недостатки уборки льна-долгунца комбайновым способом определяют необходимость изыскания наиболее эффективной технологической схемы льноуборочного комбайна с принципиально новыми рабочими органами.

Разработка малозатратной технологии уборки льна-долгунца для получения конкурентно способной продукции является актуальной задачей.

Одной из причин качественных и количественных потерь льнопродукции является низкий уровень механизации уборочных работ. Способ уборки соломы и тресты льна пока остается трудоемким. Машины, выпускаемые промышленностью, заменяют ручной труд только на отдельных операциях. В основном убирают льнопродукцию с поля вручную [78].

В условиях рыночных отношений и многоукладности экономики льноводство является одной из самых рентабельных отраслей растениеводства Северо-Запада.

В большинстве регионов России используется комбайновая технология уборки. Она предполагает теребление и очес льна-долгунца комбайнами с расстилом стеблей в ленту и получением вороха, который далее поступает на стационарные пункты переработки. Одним из отрицательных критериев оценки работы льноуборочного агрегата является повышенное содержание путанины в ворохе. При уборке в фазе ранней желтой спелости льноворох содержит до 60% путанины, влажность которой достигает 80% при влажности коробочек 30%. Это приводит к повышенному расходу топлива на сушку, увеличению сроков уборки и снижению качества семян. На сушку льновороха расходуется 60% топлива от всего объема на уборочные работы. В последние годы доля вы-сокозасоренного вороха увеличивается из-за уменьшения проводимых хозяйствами мероприятий по борьбе с сорняками из-за дороговизны химикатов и использования некачественного и засоренного сорняками посевного материала. Поэтому к первоочередным вопросам совершенствования технологий уборки льна следует отнести разработку и совершенствование машин, снижающих количество примесей повышенной влажности в составе льняного вороха. Вопрос об уменьшении крупных примесей в льноворохе решался двумя путями: это совершенствование процесса очеса стеблей льна-долгунца и сепарация вороха после очеса.

Очесывающие аппараты принципиально нового типа, способные снизить отход путанины в ворох, в настоящее время не получившие широкого распространения, применяются в некоторых машинах при раздельном способе уборки. Производить уборку льна раздельным способом в Северо-Западном регионе не позволяют погодные условия

Известные способы сепарации стационарными и мобильными устройствами имеют ряд недостатков: повышенные потери семян (до 30%), установка

10 дополнительного оборудования, низкая эксплуатационная надежность. В обоих случаях рабочие органы сепараторов изготовлены на основе клавишных соломотрясов, к недостаткам работы которых следует отнести большие потери семян с путанинои и нарушение технологического процесса при повышении влажности и подачи льновороха. Поэтому повышение эффективности отделения путанины от семян и семенных коробочек льна-долгунца новым сепарирующим рабочим органом является актуальной задачей.

Анализ основных сепарирующих органов применяемых на материалах подобных льняному вороху показал, что наиболее эффективными являются роторные устройства. Вопросы теории движения и сепарации вороха в устройствах роторного типа рассматривались в основном применительно к зерновому вороху, что дает несколько неадекватное описание процесса сепарации льняного вороха роторным сепаратором.

Выделение наиболее влажной фракции - путанины и стеблей сорняков придает вороху сыпучесть, уменьшает массу льновороха до 50%. Это в свою очередь позволяет перед сушкой производить фракционирование вороха - выделение свободных семян, наиболее зрелых и имеющих высокие посевные качества, выделение коробочек и примесей.

В этом случае возможно разработать компактное, сравнительно недорогое сушильное оборудование, которое может быть использовано на сельскохозяйственных предприятиях с различными посевными площадями льна-долгунца, в том числе крестьянских, фермерских хозяйствах.

Определенный интерес представляет уборка льнотресты в крупногабаритные паковки (рулоны). Одним из сдерживающих факторов распространения этого способа уборки является ограничение на сырье по влажности (не выше 23%). Производить подъем льнотресты непосредственно из ленты рулонным пресс-подборщиком на протяжении всего срока уборки практически невозможно, ввиду сложностей с доводкой сырья в ленте до кондиционного значения по влажности. Подбор тресты из лент с постановкой вручную в конусы для

сушки в поле, затем укладка в ленты и подбор с формированием в рулоны требуют значительного количества ручного труда [212].

Применение активного вентилирования для сушки льнотресты в снопах и рулонах в больших размерах применять затруднительно из-за использования специального сушильного оборудования, повышенного расхода энергии.

Учитывая данные обстоятельства, необходима разработка специального подборщика, совмещающего операции подъема ленты льна с постановкой его в конусы или бабки увеличенной массы. Применение такого подборщика при уборке позволит существенно снизить затраты ручного труда и сохранить качество льносырья. Однако для разработки указанного подборщика необходимо определить параметры конуса увеличенной массы, при которых возможна естественная сушка.

Поэтому, чтобы сохранить выращенный урожай льна-долгунца, обеспечить реальное снижение энерго- и трудозатрат необходимо совершенствование технологии уборки. Решение этой проблемы имеет большое научное и практическое значение.

Работа является результатом исследований и реализованных разработок автора, составляющих основу диссертации, выполненных в течение почти двадцати предшествующих лет и обобщает исследования, проведенные аспирантами Великолукской ГСХА под руководством автора и его непосредственным участием.

На разных стадиях выполнения работы, разработки и испытаний образцов машин и рабочих органов принимали участие Гуляев Д.В., Жуков А.А., Максимов К.В., Морозов В.В. (Великолукская ГСХА); Малышкин В.Ю., Воз-женников В.В., Петухов Б.С., Володько Н.В. (Северо-Западный НИИМЭСХ). Всем им автор выражает искреннюю благодарность и признательность.

Научные положения, выносимые на защиту:

- математические модели рациональных режимов и параметров рабочих органов:

- процесса разделения роторным сепаратором;

- процесса естественной сушки конуса льнотресты, позволяющая
определить оптимальное время сушки с учетом вероятностного характера
повторных осадков;

- движения льновороха по поверхности вращающегося цилиндри
ческого решета;

— математические модели качественных показателей сепарации
льновороха: потерь семян льна, степени выделения соломистых примесей
и степени выделения свободных семян льна.

- аналитические зависимости по обоснованию конструктивно-
режимных параметров машин и рабочих органов, реализующих указанные
процессы, а также новые технические и технологические решения, позволяю
щие повысить эффективность уборки льна-долгунца;

- технологическая схема разделения вороха на фракции;

Работа выполнена в соответствии с научно-технической программой 0.СХ.21 Госагропрома СССР на 1986 - 1990 гг. (раздел 03030411); договора №98-20 с Администрацией Псковской области «Разработка энергосберегающей технологии и технических средств, обеспечивающих эффективное получение льнопродукции в условиях Северо-Западной зоны РФ»; научно-технической программой приоритетных фундаментальных и прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Северо-Запада Российской Федерации на 2001 - 2005 гг. - тема 6 «Разработать технологические процессы, технические средства, прогрессивные методы организации, использования и ремонта техники для производства сельскохозяйственной продукции и физико-математические проблемы прикладной механики и оптимального управления».

Тема диссертации утверждена Ученым советом ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА» и соответствует тематическим планам академии.

Результаты выполненной научно-исследовательской работы доведены до стадии, пригодной для широкого практического применения.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Великолукского СХИ (1989 - 1990 гг.) и Великолукской ГСХА (2001 - 2004 гг.), Смоленского СХИ (2001 г.), на научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета (2002 - 2003 гг.), на Псковской областной экологической конференции Великолукской ГСХА (2002 г.), на межвузовской научно-практической конференции в Костромской ГСХА (2003 - 2004 гг.), на научной конференции в Вологодской ГМХА (2003 г.), Брянской ГСХА (2003 г.).

Всего по теме диссертации опубликовано 32 научные работы.

Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту работы доктору технических наук, профессору, ректору ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА» В.В. Морозову за ценные указания в постановке и решении проблемы снижения потерь урожая льна-долгунца и энергосбережения.

Подобные работы
Горбунов Роман Михайлович
Повышение эффективности функционирования центробежного молочного насоса путем совершенствования рабочих органов и оптимизации параметров
Васильева Лидия Геннадьевна
Повышение эффективности дозатора трудносыпучих кормовых смесей путем разработки и оптимизации параметров рабочего органа
Попов Георгий Владимирович
Совершенствование технологического процесса и оптимизация параметров рабочих органов машины для посадки табака в поле
Наконечных Денис Владимирович
Совершенствование технологии предуборочной химико-механической обработки картофельной ботвы с обоснованием параметров измельчающего рабочего органа дробителя
Чугунов Дмитрий Викторович
Повышение эффективности технологии уборки льна-долгунца путем оптимизации параметров и режимов работы подборщика для формирования и установки конусов
Татарницев Константин Вячеславович
Повышение эффективности технологии уборки льна-долгунца путем оптимизации параметров и режимов работы очесывающего аппарата
Ростовцев Роман Анатольевич
Повышение качества очеса стеблей льна путем совершенствования технологии и оптимизации параметров и режимов работы очесывающего аппарата
Галлямов Фаил Наилович
Разработка и оптимизация параметров устройства регулирования глубины хода подкапывающих рабочих органов картофелеуборочных машин
Юнин Вячеслав Александрович
Повышение эффективности работы агрегата для полосного подсева трав в дернину пут#м оптимизации параметров и режимов работы активного дискового рабочего органа
Башков Александр Федорович
Обоснование параметров и совершенствование рабочих органов двухроторного измельчителя грубых кормов открытого типа

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