Фірман Юрій Петрович. Обґрунтування параметрів та режимів роботи стрічкового сепаратора картоплезбиральної машини

Краткое описание

Фірман Юрій Петрович. Обґрунтування параметрів та режимів роботи стрічкового сепаратора картоплезбиральної машини : Дис... канд. наук: 05.05.11 2006

Фірман Ю.П. Обґрунтування параметрів та режимів роботи стрічкового сепаратора картоплезбиральної машини.Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. Львівський державний аграрний університет, Львів, 2006.
Дисертаційна робота присвячена питанню підвищення показників якості роботи картоплезбиральних машин завдяки розробці стрічкового сепаратора картоплезбиральної машини та обґрунтування його раціональних параметрів та режимів роботи. Запропоновано новий спосіб впливу на картопляний ворох, а також конструкцію стрічкового сепаратора що забезпечує реалізацію цього способу. Розроблено математичну модель процесу сепарації трьохкомпонентного картопляного вороху. Експериментально визначено емпіричні коефіцієнти математичної моделі для суглинку середнього. Обґрунтовано критерій та алгоритм оптимізації параметрів і режимів роботи сепаратора. Визначено раціональні параметри процесу сепарації, на основі яких визначено раціональні параметри та режими роботи стрічкового сепаратора. На основі проведених експериментальних досліджень встановлено аналітичні залежності показників якості роботи сепаратора та потужності на його привод від режимів роботи, а також перевірено математичну модель на адекватність. Розроблено методику інженерного проектування картоплезбиральної машини зі стрічковим сепаратором. Проведено економічне оцінювання ефективності використання стрічкового сепаратора.

1. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що полягає у підвищенні якості збирання картоплі в різних ґрунтових умовах на основі розробки та використання стрічкового сепаратора картоплезбиральної машини.
Аналіз конструкцій картоплезбиральних машин та їх робочих органів, а також способів впливу різних сепараторів на картопляний ворох показав, що вони використовують неефективні види деформацій, а саме: удар і стискання. Натомість дослідження дозволяють стверджувати, що значно ефективнішими є деформації розтягу і зсуву, які в чинних конструкціях сепараторів не реалізовуються, або реалізовуються лише частково.
Іншим недоліком чинних сепаруючих пристроїв є те, що вони призначені для роботи в певних конкретних ґрунтових умовах, за відхилення від яких значно знижується ефективність їх роботи. На основі проведених комплексних досліджень запропоновано новий спосіб впливу на картопляний ворох, а також розроблено конструкцію стрічкового сепаратора, який забезпечує реалізацію цього способу і дає змогу ефективно відсепаровувати ґрунт в різних ґрунтових умовах.
Для розробленої конструкції сепаратора характерними є сім головних параметрів і три режими роботи, між якими існують системні взаємозв’язки.
2. Розкриття явища сепарації трьохкомпонентного картопляного вороху дало змогу обґрунтувати математичну модель відповідного процесу сепарації (2)-(7), яка враховує випадковий характер елементарних операцій перемішування вороху, руйнування грудок, просіювання дрібної фракції ґрунту, а також пошкодження бульб і уможливлює його аналітичне дослідження.
3. Експериментальне визначення емпіричних коефіцієнтів, що характеризують елементарні операції перемішування вороху, руйнування грудок ґрунту, просіювання дрібної фракції ґрунту та пошкодження бульб, уможливило аналітичне обґрунтування параметрів і режимів роботи стрічкового сепаратора, співставлення результатів теоретичних досліджень та експерименту, а також перевірку адекватності математичної моделі.
4. Аналіз показників роботи стрічкового сепаратора дав змогу обґрунтувати алгоритм оптимізації його параметрів і режимів роботи. Розроблений компромісний критерій оптимізації (9) враховує протилежні тенденції зміни: ступеня сепарації ґрунту та ступеня пошкоджень бульб від тривалості процесу і уможливлює обґрунтування його параметрів.
5. Дослідження механічної взаємодії стрічки сепаратора з картопляним ворохом дало змогу обґрунтувати раціональні значення таких параметрів стрічкового сепаратора: ширина стрічки 80 мм, інтервал розташування стрічок 105 мм, кут встановлення сепаратора 24о, кут встановлення скребків 45о.
6. На основі компромісного критерію (9) встановлено оптимальні параметри процесу сепарації: час сепараціїT» 0,934 с, коефіцієнт інтенсифікації сепараціїK» 1,72, початкова товщина шару вороху на сепараторі H » 0,092 м. Використання розробленого алгоритму визначення раціональних параметрів та режимів роботи сепаратора на основі отриманих оптимальних значень параметрів процесу сепарації дало змогу обґрунтувати раціональне значення довжини сепаруючої поверхніL =1,56 м, ширини сепаратораBел=0,55 м, швидкості руху стрічокVел=1,67 м/с та подачі вороху на сепараторQ =96,7 кг/с.
7. Для обґрунтування приводу сепаратора досліджено залежність потужності на привод сепаратора від його конструктивних параметрів та режимів роботи. Встановлено, що в області раціональних режимів роботи сепаратора потужність на його привод становить 4,5...5,5 кВт.
8. Експериментально встановлено, що факторами, які найбільше впливають на показники якості роботи сепаратора є: швидкість руху стрічокVел, відношення швидкостей руху стрічокKта подача вороху на сепараторQ.Виконання повного факторного експерименту дало змогу встановити, аналітичні залежності показників якості роботи сепаратора (12, 13) та потужності на його привод (14) від цих факторів для суглинку середнього. Співставлення результатів теоретичних та експериментальних досліджень показало, що розроблена математична модель процесу сепарації картопляного вороху є адекватною.
9. Розроблена методика інженерного проектування враховує характеристики картопляної грядки і дає змогу визначати параметри підкопуючої частини, а також раціональні параметри і режими роботи стрічкового сепаратора для різних ґрунтових умов.
10. Проведене економічне оцінювання ефективності використання стрічкового сепаратора, яке враховує збільшення виходу товарної продукції внаслідок зниження ступеня пошкоджень бульб, встановило, що економічний ефект складає 447,18 грн./га, або 15,53 тис. грн. на рік.