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:

Лапшин Игорь Петрович. Повышение эффективности сепарирующих систем в послеуборочной обработке зерна круговыми и импульсными возбуждениями рабочих органов : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.01 : Челябинск, 2003 397 c. РГБ ОД, 71:04-5/309

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

стр.
Введение 5

1 Состояние проблемы по повышению эффективности
послеуборочной обработки зерна и задачи исследований
12

1.1 Анализ существующих технических средств для послеубороч
ной обработки зерна и перспективы их развития 12

  1. Существующие зерноочистительные машины и агрегаты для очистки и сортирования зерна 12

  2. Формы отверстий и геометрия перемычек плоских решет и их связь с кинематическими параметрами зерноочистительных машин 30

  1. Анализ научных исследований по сепарации зерна на решетах с повышенной ориентирующей способностью 44

  2. Обзор и анализ исследований по очистке решет от застрявших в отверстиях зерен 53

  3. Обзор работ по устойчивости кинематического режима работы плоских решет 65

  4. Пути повышения эффективности послеуборочной обработки зерна 72

  5. Проблемная ситуация в послеуборочной обработки зерна и задачи исследований 75

2 Теоретические положения сепарации зерна на решетах с цилин
дрическими перемычками разного диаметра
79

  1. Расчетная схема и математическая модель движения решетной машины и обрабатываемого материала 79

  2. Вероятность попадания частиц в отверстия при опускании на неподвижные решета с различной геометрией продольных перемычек 86

  3. Перемещение частиц по решету с перемычками различной геометрии при прямолинейных колебаниях 96

  4. Перемещение частиц по перемычкам решет при круговых колебаниях в горизонтальной плоскости 108

  5. Анализ факторов, влияющих на вероятность попадания частиц

в отверстия решет 113

  1. Исследование влияния кинематических параметров на вероятность попадания частиц в отверстия решет при возвратно-поступательных колебаниях 113

  2. Исследование влияния кинематических параметров на вероятность попадания частиц в отверстия решет с перемычками различной геометрии при возвратно-поступательных колебаниях .. 118

  3. Сравнительный анализ разворота частиц эллипсоидной формы

на продольных перемычках различной геометрии 124

Выводы по главе 128

3 Сепарация зерновой смеси на решетах с различной формой
отверстий и геометрией перемычек при прямолинейных и
круговых колебаниях в горизонтальной плоскости
130

3.1 Сепарация зерна на решетах с различной формой отверстий и
геометрией перемычек при прямолинейных колебаниях 130

  1. Оценка ориентирующей способности решет с различной формой отверстий и геометрией перемычек 130

  2. Влияние кинематических параметров на ориентирующую способность решет с различной формой отверстий и геометрией перемычек при прямолинейных колебаниях 136

  3. Влияние нагрузки на решето с продольными перемычками разного диаметра на полноту разделения зерна при различных кинематических параметрах 140

3.2 Сепарация зерна на решетах с различной формой отверстий и
геометрией перемычек при круговых колебаниях в горизон
тальной плоскости 144

  1. Качественные показатели работы решет при круговых колебаниях в горизонтальной плоскости 144

  2. Взаимодействие технологических и кинематических параметров на качественные показатели работы решет 152

Выводы по главе 158

4 Очистка решетных полотен при круговых колебаниях 160

  1. Импульсная очистка решет от застрявших в отверстиях зерен . . 160

  2. Изгибная жесткость решет 164

  3. Собственные колебания решет 173

  4. Колебания решет под действием повторяющихся импульсов. . . 180

  5. Исследование влияния параметров ударной очистки решет с круговыми колебаниями на качественные показатели работы

машины 187

Выводы по главе 195

5 Динамика решетных станов при круговых колебаниях 197

  1. Изгибная жесткость круглых подвесок решетных станов 197

  2. Динамика решетных станов при круговых колебаниях 207

  3. Определение мощности на поддержание круговых колебаний

решетного стана в горизонтальной плоскости 218

Выводы по главе 223

6 Рекомендации производству по модернизации зерноочистительных
машин первичной очистки, реконструкции агрегатов и проектированию
новых семяперерабатывающих пунктов, технико-экономические пока
затели результатов исследования

6.1 Рекомендации производству по модернизации зерноочисти
тельных машин первичной очистки зерна 225

  1. Модернизация приводного механизма решетных станов 226

  2. Модернизация механизма очистки решет 229

Технологические схемы модернизированной и новых машин

первичной очистки зерна 232

Реконструкция существующих зерноочистительных агрегатов и новые технологические линии для послеуборочной обработки

зерна и семян 235

Реконструкция существующих зерноочистительных агрегатов 235
Новые технологические линии для послеуборочной обработки

зерна и семян 240

Технико-экономическое обоснование результатов исследований 245
Расчет экономической эффективности результатов исследова
ния 246

Выводы по главе 249

Заключение и общие выводы 250

Литература 253

Приложения 274

Введение к работе:

Актуальность темьь Для производства зерна и семян на промышленной основе необходима индустриальная технология их послеуборочной обработки. Созданные для этой цели зерноочистительные агрегаты и комплексы позволили механизировать работы на токах и снизить затраты на послеуборочную обработку зерна. Конструкции машин данных технологических линий постоянно совершенствовались, т.к. производительность и качество очистки не удовлетворяли требованиям стандартов на сдаваемую продукцию. Появились новые, более мощные агрегаты и комплексы, в которых увеличение производительности достигалось не за счет интенсификации процесса сепарации, применения новых рабочих органов и режимов их работы, а за счет увеличения количества машин и технологических линий. Поэтому заметного повышения качества очистки зерна от сорных примесей и особенно семян не наблюдалось.

Причина этого явления заключается в том, что основу зерноочистительных агрегатов составляют машины с возвратно-поступательным движением рабочих органов, в которых процесс сепарации построен по принципу виброперемещения материала по шероховатой поверхности, т.е. без учета геометрических размеров семян, ориентации их относительно отверстий решета, формы отверстий и геометрии перемычек.

При возвратно-поступательном движении рабочих органов возникают динамические нагрузки, которые вызывают дополнительные возбуждения рабочих органов из-за упругой деформации звеньев машин, потери устойчивости заданного движения рабочих органов и вибрации корпусов машин. Эти динамические процессы не учитывались при создании машин, что приводило к снижениям производительности агрегатов в 2...3 раза, качества очистки зерна, надежности машин и увеличению потерь зерна на токах, достигающих 12%. После 4...6 лет эксплуатации сложная, дорогостоящая зерноочистительная техника из-за износа становится непригодной к эксплуатации. В результате возникла реальная опасность разрушения индустриальной технологии послеубо-

рочной обработки зерна и перевода ее на простейшие методы, по которым трудно получить высококачественные семена по чистоте.

Повысить эффективность и сохранить индустриальную технологию послеуборочной обработки зерна возможно за счет использования решет с повышенными ориентирующей и пропускной способностями, при высоком качестве очистки зерна от примесей и колибровании семян, обеспечения устойчивости движения рабочих органов сепарирующих систем, снижения энергозатрат и повышения надежности работы зерноочистительной техники.

Исследования в этом направлении следует квалифицировать как теоретическое обобщение важной народнохозяйственной задачи - повышение эффективности послеуборочной обработки зерна.

Работа выполнялась по плану НИР Челябинского государственного агро-инженерного университета в соответствии с разделом 02.01.06.01 «Разработать исходные требования, обосновать основные конструктивные и технологические параметры технических средств для послеуборочной обработки и хранения зерна и семян и для работ в селекции, сортоиспытании, первичном семеноводстве» тематического плана Межведомственной Координационной Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001...2005 гг.

Научная гипотеза. Теоретические основы процессов сепарации зерна базируется на изучении закономерностей благоприятного расположения семян на сепарирующей поверхности, создании рабочих органов и режимов их движения, обеспечивающих такое расположение.

Цель исследований. Повышение эффективности сепарирующих систем в послеуборочной обработке зерна круговыми и импульсными возбуждениями рабочих органов.

Объект исследования. Процесс сепарации зернового материала на решетах с различной формой отверстий и геометрией продольных перемычек при кру-

говых и импульсных возбуждениях во взаимосвязи с обеспечением виброустойчивости рабочих органов зерноочистительных машин.

Предмет исследования. Закономерности процесса сепарации зерна на решетах с различной формой отверстий и геометрией перемычек при круговых и импульсных возбуждениях.

Методы исследований. При выполнении исследований использовались известные математические аппараты теорий движения частиц по наклонной плоскости, устойчивости движения и колебаний рабочих органов сепарирующих систем. При выполнении работы применялись методы математического моделирования, статистического анализа, факторного эксперимента, регрессионного анализа, технико-экономической оценки. Проводились экспериментальные исследования и производственные испытания модернизированных зерноочистительных машин, реконструированных агрегатов и комплексов. Анализ результатов и обработка опытных данных производились с помощью персонального компьютера с использованием прикладных программ в среде Windows.

Новизна основных положений выносимых на защиту:

  1. Теоретические положения по оценке ориентации частиц эллипсоидной формы относительно отверстий с различной формой отверстий и геометрией перемычек при возвратно-поступательных и круговых колебаниях сепарирующих систем.

  2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований частот собственных колебаний решет с различным коэффициентом «живого» сечения.

  3. Влияние динамических характеристик решетных станов (жесткости подвесок, частот собственных колебаний решет, расположение центра масс решетного стана, центра жесткости подвесок и оси вращения дебаланса) на устойчивость их движения при круговых колебаниях.

  4. Зависимость усилия расклинивания частиц из отверстий от динамических характеристик решет (прогиба, коэффициента «живого» сечения, жестко-

сти, частоты собственных колебаний), направления, продолжительности и повторносте импульса.

  1. Влияние круговых и импульсных возбуждений сепарирующих систем на качественные показатели работы зерноочистительных машин.

  2. Результаты испытаний реконструированных зерноочистительных агрегатов и новой семяочистительной линии.

Практическая значимость и реализация работы.

  1. Разработаны методы расчета, позволяющие производить оценку устойчивости сепарирующих систем с круговыми и импульсными возбуждениями на стадии расчета и проектирования. Эти материалы отражены автором в книге «Расчет и конструирование зерноочистительных машин» и практических рекомендациях, одобренных НТС межрегионального комитета по сельхозмашиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик уральского региона.

  2. Созданы новые сепарирующие органы с повышенной ориентирующей способностью, защищенные патентами Российской федерации.

  3. Материалы работы используются ГСКБ «Зерноочистка» при создании новых зерноочистительных машин, агрегатов и комплексов.

  4. Разработаны рекомендации по модернизации существующих зерноочистительных машин, которые позволяют повысить производительность и качество сепарации зернового вороха и продлить их срок службы. Для реализации данных рекомендаций выполнены конструктивные разработки приводных механизмов рабочих органов, осуществлена модернизация машин первичной очистки зерна в хозяйствах Курганской области.

  5. Разработаны рекомендации по реконструкции существующих зерноочистительных агрегатов, позволяющие повысить производительность и качество сепарации зернового вороха. Выполнены реконструкции зерноочистительных агрегатов в хозяйствах Курганской области.

  1. Разработаны проекты и по ним построены в хозяйствах Курганской области новые семяочистительные комплексы, позволяющие за один пропуск через технологическую линию получать семена І и 2 класса.

  2. Результаты исследований используются в учебном процессе Курганской государственной сельскохозяйственной академии, при изучении курса «Детали машин», в Челябинском государственном агроинженерном университете на кафедре «Уборочные машины».

Апробация. Основные положения диссертации докладывались на научно-технических конференциях в ЧГАУ (г. Челябинск, 1993...2003 гг.), КГСХА (г. Курган, 1993...2003 гг.), на научно-технических советах АПК Курганской области в 1991 и 2000 гг., на научно-техническом совете межрегионального комитета по сельхозмашиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Уральского региона (Курган, 2002 г.), на международной научно-практической конференции «Стратегия социально-экономического развития территорий Уральского экономического района» (Курган, 1997 г.), на межрегиональной научно-практической конференции «Роль науки в переходе Курганской области на модель устойчивого развития» (Курган, 1999 г.), на научно-практической конференции при проведении в рамках региональной выставки-ярмарки «Промышленный Урал - труженикам села» (Курган, 2001 г.), на XI международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России - Проблемы развития машинных технологий и технических средств производства сельскохозяйственной продукции» (Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства, Российская Академия сельскохозяйственных наук, г. Москва -2002 г.).

В ведении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и практическая ценность работы, конкретизируется объект и предмет исследования, приводятся основные положения работы, выносимые автором на защиту, дается общая характеристика выполненных исследований.

В первой главе "Состояние проблемы по повышению эффективности послеуборочной обработки зерна и задачи исследований" дана общая характеристика существующей зерноочистительной техники. Приведены различные виды плоских решет с различной формой отверстий и геометрией перемычек. Сделан анализ работ по оценке ориентирующей способности плоских решет, по их очистке от застрявших в отверстиях зерен, по устойчивости кинематического режима решетных станов зерноочистительных машин. Намечены пути сохранения и повышения эффективности послеуборочной обработки зерна, сформулированы проблемная ситуация в послеуборочной обработки зерна и задачи исследований.

Во второй главе " Теоретические положения сепарации зерна на решетах с цилиндрическими перемычками разного диаметра" составлены расчетные схемы движения частиц по сепарирующим поверхностям с различной формой отверстий и геометрией перемычек при прямолинейных и круговых колебаниях сепарирующей плоскости. Определены факторы, влияющие на процесс ориентации частиц эллипсоидной формы относительно отверстий решет.

Третья глава " Сепарация зерновой смеси на решетах с различной формой отверстий и геометрией перемычек при прямолинейных и круговых колебаниях в горизонтальной плоскости" посвящена экспериментальным исследованиям ориентирующей способности плоских решет с различной формой отверстий и геометрией перемычек. Установлены законы распределения сориентированных зерен по длине различных видов решет. Определены кинематические и технологические режимы работы плоских решет при различных видах колебаний -прямолинейных и круговых в горизонтальной плоскости.

В четвертой главе " Очистка решетных полотен при круговых колебаниях" обосновано использование ударного импульса для очистки отверстий решет от застрявших зерен. Установлены факторы импульсного воздействия на сепарирующие поверхности для очистки отверстий от заклинивших в них зерен. Определены частоты собственных колебаний различных видов решет и их колебания под действием повторяющихся импульсов. Установлены место и сила на-

несения импульса по решетам, взаимосвязь этих параметров на процесс сепарации.

В пятой главе "Динамика решетных станов зерноочистительных машин" рассмотрены вопросы устойчивости движения решетных станов при круговых колебаниях и факторы, влияющие на этот процесс. Установлены режимы круговых колебаний решетных станов, условия при которых наблюдается равенство радиуса колебаний всех точек решетного стана. Рассмотрены вопросы колебаний рам зерноочистительных машин при различных видах возбуждения рабочих органов.

В шестой главе "Рекомендации производству по модернизации зерноочистительных машин первичной очистки, реконструкции агрегатов и проектированию новых семяперерабатывающих пунктов, технико-экономические показа-тели результатов исследования" рассмотрены мероприятия по использованию модернизированных приводных механизмов в существующих зерноочистительных машинах, технологические проекты реконструкции агрегатов и комплексов, представлена технико-экономическая оценка результатов исследования.

Список используемой литературы содержит 232 источника.

В приложении представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по различным главам, акты внедрения разработок, а также копии патентов на изобретения.

Автор работы выражает искреннюю благодарность коллективам Челябинского государственного агроинженерного университета, Курганской государственной сельскохозяйственной академии, а также заслуженному деятелю науки и техники, доктору технических наук профессору Косилову Н.И., и другим исследователям за всестороннюю помощь и консультации при выполнении настоящей работы.

Подобные работы
Шабалин Антон Михайлович
Повышение эффективности функционирования машины предварительной очистки зерна путем совершенствования рабочих органов
Сычугов Андрей Николаевич
Повышение эффективности функционирования машины вторичной очистки зерна путем совершенствования рабочих органов
Андрианов Николай Михайлович
Повышение эффективности процесса сушки путем совершенствования рабочих органов, системы контроля и управления зерновых сушилок
Акимов Александр Петрович
Повышение эффективности работы ротационных рабочих органов и колесных движителей мобильных машин в системе "движители - опорная поверхность"
Сотченков Александр Витальевич
Повышение эффективности переработки льновороха путем совершенствования рабочих органов устройства разделения насыпи
Фатхутдинов Марат Рафаилевич
Повышение эффективности работы следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами
Афонин Александр Евгеньевич
Повышение эффективности использования отвальных плугов путём совершенствования рабочих органов
Уфаев Алексей Геннадьевич
Повышение эффективности технологии основной обработки почвы совершенствованием рабочих органов плугов общего назначения
Загорский Сергей Михайлович
Повышение эффективности приготовления кормов за счет совершенствования рабочих органов измельчителя
Горбунов Роман Михайлович
Повышение эффективности функционирования центробежного молочного насоса путем совершенствования рабочих органов и оптимизации параметров

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