авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Обоснование и оптимизация параметров устройства для сбора соевой половы в транспортное средство

На правах рукописи

Малышевский Тарас Анатольевич ОБОСНОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ СБОРА СОЕВОЙ ПОЛОВЫ В ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Специальность 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Благовещенск – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дальневосточный госу дарственный аграрный университет» Научный руководитель доктор технических наук, профессор, Присяжная Сера фима Павловна

Официальные оппоненты:

Синеговская Валентина Тимофеевна, доктор сельскохозяйственных наук, профес сор, член корр. РАСХН, ГНУ ВНИИ Россельхозакадемии / заместитель директора по науке Кислов Алексей Александрович, кандидат технических наук, ГНУ Даль НИИМЭСХ Россельхозакадемии / заведующий отделом «Системы технологий и машин» Ведущая организация ЗАО ПО «Дальсельмаш»

Защита состоится « 20 » апреля 2012 г., в 900 часов на заседании диссерта ционного совета Д 220.027.01 при ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государствен ный аграрный университет» по адресу: 675005, Амурская область, г. Благове щенск, ул. Политехническая, 86, корп. 12, ауд. 82. Тел./факс 8-(4162)-49-10-44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Дальне восточный государственный аграрный университет».

Автореферат разослан « 3 » марта 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Якименко Андрей Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важным фактором развития животноводства в Амурской области, повышение его эффективности и валового производства явля ется улучшение кормовой базы. Резервом развития кормовой базы является не зерновая часть урожая сои – полова, в состав которой в основном входят створки бобов с кормовым достоинством 0,56 кормовых единиц. В области при фактиче ских объемах производства сои полову в 2011 году вырастили в объеме 415 тыс.

тонн, что составляет свыше 200 тыс. тонн кормовых единиц и 7,5 тыс. тонн белка.

Однако, несмотря на ценность и потребность животноводства в кормах, в настоя щее время полова не собирается и при существующей технологии уборки незер новой части урожая теряется полностью в основном из-за отсутствия средств ме ханизации по е сбору. В связи с этим, проблема совершенствования технологии и технических средств сбора половы, позволяющих повысить сбор выращенного биологического урожая сои и использования половы на корм скоту, имеет важное народнохозяйственное значение. Представленная работа выполнена в соответ ствии с планом научно-исследовательских работ ДальГАУ по теме 12.0: «Пер спективная система технологий и машин для сельскохозяйственного производства Дальнего Востока России», номер государственной регистрации 01200503571.

Цель работы – совершенствование процесса сбора половы в транспортное средство всасывающе-нагнетательным устройством.

Объект исследования – технологический процесс сбора и подачи половы в транспортное средство всасывающе-нагнетательным устройством.

Предмет исследования – выявление физико-химических свойств половы, обоснование оптимальных параметров и режимов работы всасывающе нагнетательного устройства, обеспечивающего сбор соевой половы в транспорт ное средство.

Методы исследований. При разработке использованы аналитический и экспериментальный методы. Аналитический метод применен при разработке мо дели устройства, определении технических параметров его рабочих органов (площади всасывающего и нагнетательного пневмополовопроводов, производи тельности устройства, конструктивных параметров вентилятора-швырялки). Экс периментальный метод применен при разработке методик проведения лаборатор ных и полевых исследований, обработке результатов.

Обработка результатов проводилась на персональном компьютере с исполь зованием программ Microsoft Excel и Statistica 6.0.

Экспериментальные исследования проведены с использованием приборов и оборудования стандартных методик обработки статистической информации.

Достоверность результатов. Результаты теоретических и эксперименталь ных исследований показывают удовлетворительное согласование в пределах зоны доверительного интервала, таким образом, лабораторные и полевые испытания подтверждают результаты теоретических исследований.

Научная новизна. Обоснован технологический процесс и разработано вса сывающе-нагнетательное устройство для сбора и подачи соевой половы в транс портное средство.

Получены аналитические зависимости по обоснованию конструктивно режимных параметров всасывающе-нагнетательного устройства для всасывания и загрузки транспортного средства половой.

Выявлены эмпирические зависимости повышения эффективности процесса загрузки транспортного средства половой всасывающе-нагнетательным устрой ством.

Практическая значимость работы. Результаты теоретических и экспери ментальных исследований получили практическую реализацию в совершенство вании технологического процесса сбора половы, перемещения ее во всасывающем и нагнетательном пневмополовопроводах с последующей погрузкой в транспорт ное средство.

Использование устройства обеспечит дополнительный сбор биологического урожая сои (соевой половы) до 0,4-0,6 тонн кормовых единиц с одного гектара.



Реализация результатов исследований. Устройство для сбора и подачи половы в транспортное средство внедрено в КФХ «Лунин» Тамбовского района Амурской области.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доло жены и одобрены на научных конференциях ФГБОУ ВПО ДальГАУ и Даль НИИМЭСХ Россельхозакадемии (2007, 2008, 2010, 2011 гг.), на международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и техника нового поколения – основа модернизации сельского хозяйства» ВИМ Россельхозакаде мии (2011 г.), на VIII региональной межвузовской научно-практической конфе ренции «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (2007 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 печатных ра бот, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, вывода, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 135 страницах ма шинописного текста, основной текст сопровождается 31 таблицей и 49 рисунка ми. Список литературы содержит 152 наименование, из них 7 – на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертации, ее новиз ну и основные положения работы.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» рассмотрены природно-климатические и организационно-хозяйственные условия развития жи вотноводства Амурской области, изложены общие сведения о производстве и ис пользовании кормов и целесообразности использования соевой половы в структу ре грубых кормов. Выявлены резервы развития кормовой базы в области при ис пользовании половы в качестве грубых кормов. Приведены химический состав и питательные свойства соевой половы.

Проведен анализ современных технологий уборки незерновой части урожая зерновых, бобовых культур и технологических схем уборки соевой половы в Амурской области. Уборкой незерновой части урожая зерновых колосовых куль тур и сои занимались А.П. Горячкин, М.Н. Летошнев, Г.М. Данилова, А.Ш.

Джамбуршин, Э.В. Жалнин, Э.И. Липкович, К.С. Орманджи, А.И. Русанов, В.Р.

Торопов, А.Н. Филиппов и др. В Амурской области данными вопросами занима лись В.И. Безруков, Д.П. Маслеников, М.В. Раздобреева, А.Г. Баштовой, И.В. Бум бар, М.М. Присяжный, С.П. Присяжная, Ю.А. Пугачев, А.П. Дыкин и др. Однако, как показал анализ их трудов, в настоящее время отсутствуют рациональные и эф фективные технологии и технические средства сбора соевой половы в транспорт ное средство с доставкой к потребителю.

В соответствии с намеченной целью работы, были поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ технологий и технических средств сбора незерновой ча сти урожая зерновых, бобовых и сои, разработать схему устройства для сбора по ловы в транспортное средство и доставки к животноводческому комплексу.

2. Выявить зависимости и закономерности движения частиц половы во вса сывающем и нагнетательном пневмополовопроводе.





3. Обосновать оптимальные конструктивно-режимные параметры устрой ства для сбора соевой половы в транспортное средство.

4. Провести экономическую оценку устройства для сбора соевой половы в транспортное средство.

Во второй главе «Теоретические исследования» приведены результаты теоретических исследований. Предложена конструкция всасывающе нагнетательного устройства для сбора соевой половы в транспортное средство.

Для определения потерь давления РР на разгон половы в зоне входа в пневмополовопровод, воспользуемся начальной осевой скоростью входа половы вх. На этом участке разгона справедливо равенство приращения количества дви жения половы и импульс от воздушного потока Pt mvm vср, (1) где P Pp F сила действия воздушного потока на полову, находящуюся на раз гонном участке, Н;

t – время разгона, с;

m – масса половы, проходящая на участке разгона за время t, кг;

F – площадь сечения всасывающего половопрово да, м2;

m – скорость, приобретаемая половой к концу разгона, м/с;

ср – средняя скорость движения половы, м/с.

Преобразуя уравнение (1) и разделив обе части равенства на произведение Ft и умножив числитель и знаменатель правой части на 2 v В, получим:

mv m vср 2 vв Pp. (2) Ft 2 vв m M n массовый расход половы в килограммах за секун Учитывая, что t ду, а Fv В M В массовый расход воздуха в килограммах за одну секунду, Mn имеем:

MВ Pp 1v В, (3) v m v ср где коэффициент концентрации половы в смеси;

1.

vВ vk Учитывая скорость витания вит и выразив через коэффициент 2, где vВ v k v В vвит – скорость половы при установившемся движении, преобразуя (3) по лучим Pp vm vвх vв vвит. (4) Из формулы (4) следует, что потери давления в пределах разгонного участка можно выразить через следующие параметры: вх, вит, µ, m, В. Причем они ока зывают различное влияние на РР. Увеличивая вх, вит потери пропорционально уменьшаются, а с увеличением µ, m, В возрастают.

На полову при всасывании в вертикальном участке пневмополовопровода действует сила тяжести G mg, направленная вниз по вертикали и сила аэроди коэффициент пропорцио намического сопротивления R v 2, где F нальности;

коэффициент аэродинамического сопротивления;

плот g ность воздуха, кг/м3;

F площадь миделевого сечения частиц половы, м2;

скорость половы, м/с.

Уравнение движения половы в вертикальном участке из условия действую щих сил примет вид:

dv mg v 2. (5) m dt Исходя из начальных условий t=0 и =0, получим С=1 и частное решение уравнения (5) запишется g t mg e m v. (6) g t e m Анализ выражения (6) показывает, что скорость перемещения половы зави сит от времени подъема половы от загрузки до встречи с лопастью вентилятора швырялки. Следовательно, высота подъема половы является главным фактором, влияющим на скорость встречи половы с лопастью вентилятора-швырялки.

Принимая из конструктивных особенностей устройства всасывающий пневмополовопровод, длиной 1700 мм с размером площади сечений F, вентиля тор обеспечивает разрежение, захватывает и подает полову в транспортное сред ство со скоростью потока c и избыточным давлением hS.

В таком случае подача половы определится Qn M n vв vвит Fk, (7) где Мn – масса половы, кг;

Fk – площадь поперечного сечения канала, м2, или Qn Qn Fk. (8) M n vв vвит возд vв На рисунке 1 представлены расчетные данные площади живого сечения пневмополовопровода в зависимости от коэффициента концентрации половы в смеси.

Рис. 1. Изменение необходимой площади живого сечения всасывающего пневмополовопровода в зависимости от скорости воздуха, выхода половы и кон центрации половы в смеси.

Данные рисунка 1 показывают, что для подачи от 0,4 до 0,6 кг/с площадь живого сечения пневмополовопроводов должна составлять от 0,045 до 0,065 м2.

Схема пневмополовосборника с вентилятором-швырялкой включает:

1. Всасывающий пневмополовопровод с размером площади F сечения, где давление hS (разрежение) и скорость v.

2. Вентилятор-швырялку.

3. Нагнетательный пневмополовопровод с площадью сечения F, скоро стью потока v и давлением hS (избыточное).

4. Выходное отверстие с размером Fэ.

Полный напор h определяется v, h hS (9) 2g v – динамическое давление (скоростной где hS – статистическое давление;

hk 2g напор), определяющее кинетическую энергию единицы объема воздуха.

При расходе воздуха Qв м3/с мощность, затрачиваемая на привод вентилято ра, равна N возд N вент QB H M, (10) h где H M – теоретический напор вентилятора-швырялки, Па;

N возд QB h ;

h – КПД вентилятора.

Теоретический напор вентилятора-швырялки может быть определен на ос нове скоростного треугольника. Раскладывая полную скорость на два направле ния: по касательной к лопасти и по касательной к окружности, где первая состав ляющая представит относительную скорость воздуха по лопасти, а вторая u – переносную скорость, получим формулу теоретического напора 1 HM u u 1 tg1tg 1, (11) g 1 tg 2tg где и1 и и2 – относительная скорость воздуха по внутреннему и внешнему краю лопасти. Тогда с учетом и1=r1 и и2=r2 формула (11) примет вид u2, HM (12) g где r 1 2. (13) 1 tg 2tg 2 r2 1 tg1tg Задаваясь коэффициентом полезного действия h 0,5 0,7 окружная ско рость и2 внешнего края лопасти:

n gh u2 r2, (14) h Число оборотов вентилятора-швырялки:

30 gh n, (15) r2 h где – коэффициент, зависящий от формы лопасти ( =0,7-0,8 для вентиляторов прямоугольной и трапецеидальной формы).

Размер внутреннего радиуса r1 крылача принимается равным или меньше радиуса rs входного окна вентилятора-швырялки и rs определяется по заданному расходу Qв м3/c и по скорости во входном пневмополовопроводе QB r1 rS, (16) 2c где c 4k h, м/с – скорость всасывания воздуха;

h – динамический напор, FЭ Па;

k ;

F – площадь выходного отверстия вентилятора, м2;

h – полный F напор вентилятора-швырялки, Па.

Расчетные размеры внутреннего радиуса крылача и высоты входного окна а, которые являются основной базой для создания формы кожуха вентилятора швырялки, представлены в таблице 1.

Таблица Размеры внутреннего и наружного радиуса крылача вентилятора-швырялки и высота входного и выходного окна Подача Объем вса- Размер внут- Размер Высота Площадь Диаметр поло- сываемого реннего ра- наружного входного входного и входного и вы, кг/с воздуха, диуса кры- радиуса и выходного выходного выходного м3/с окна, м лача, r1, м крылача, r2, окна, а, м окна, d, м м 0,222 0,74 0,124 0,248 0,219 0,061 0, 0,267 0,89 0,136 0,272 0,24 0,073 0, 0,312 1,04 0,147 0,294 0,26 0,086 0, 0,357 1,19 0,157 0,314 0,279 0,099 0, 0,399 1,33 0,166 0,332 0,294 0,110 0, 0,444 1,48 0,175 0,350 0,311 0,123 0, 0,555 1,85 0,196 0,392 0,348 0,154 0, Для перемещения половы во всасывающем и нагнетательном пневмополо вопроводах необходимо вентилятором-швырялкой создать определенное давле ние или напор, который расходуется на преодоление сопротивления местных по терь (трение о стенки, перехода, входные и патрубки и т.п.) и на создание скоро сти движения воздуха, обеспечивающего перемещение половы заданной концен трации смеси.

Полная работоспособность единицы объема воздуха определяется как сум ма динамического и статического напоров, тогда:

динамический напор:

h д вvв (1 0,72 ), (17) – коэффи где в – удельная масса воздуха, кг/м3;

в – скорость воздуха, м/с;

циент массовой концентрации смеси.

статический напор:

v2 v h h h hn L в в (1 c ) в в (1 c ) в gH, (18) CTM 2 d T где 0,0125 0,011 0,0565 – коэффициент сопротивления трению;

L – длина d T транспортирования, м;

С=0,68 – коэффициент, зависящий от концентрации смеси, скорости и характера потока груза;

2 2 0,16 0,32 – коэффициент местно го сопротивления колена при угле поворота на 90° и отношении радиуса закруг ления к диаметру Rk 2.

d Мощность двигателя при пропуске половы через вентилятор-швырялку мож но определить:

V h max (1 ), (19) Nв д где 1 0,7 – КПД вентилятора-швырялки;

2 0,9 – КПД подшипников;

3 0,95 – КПД передачи.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследова ний» изложена программа экспериментальных исследований, методика их выполне ния и обработки результатов. Предметом экспериментальных исследований является всасывающе-нагнетательное устройство для сбора соевой половы в транспортное средство. Программной предусматривалось определение выхода половы от биологи ческого урожая сои, фракционного состава половы и ее влажности, физико механических свойств, включающих скорость витания. В полевых условиях опреде лялись скорость воздушного потока, величина подачи и время загрузки транспортного средства. Приведена методика многофакторного эксперимента по оптимизации пара метров всасывающе-нагнетательного устройства.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» экс периментально подтверждены теоретические исследования по обоснованию па раметров устройства для сбора соевой половы в транспортное средство и пред ставлены результаты лабораторных и полевых исследований.

Многолетними исследованиями, проведенными в ДальГАу и Даль НИИМЭСХ за 2000-2010 гг., выход створок с 1 м2 учетной площади к зерну сои высеваемых сортов в условиях производства на полях сельхозтоваропроизводите лей Тамбовского, Константиновского, Октябрьского и Благовещенского районов составлял в среднем 48,0%, и по годам изменялся от 59,0% у сорта «ВНИИС-1» до 35,6% у сорта «Гармония» (табл. 2).

Таблица Процентный выход соломы и половы к зерну сои Масса снопа (кг) и количество Выход соломы к зерну, % Выход половы к зерну, % Масса 1000 семян, кг растений (шт)с 1 м Масса соломы, кг Масса половы, кг Масса бобов, кг Год урожая сои Масса зерна, кг Сорт сои 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2000 ВНИИС-1 0,652/56 0,276 0,454 0,198 0,178 71,7 59,0 0, 2001 ВНИИС-1 0,413/56 0,176 0,267 0,137 0,091 77,8 51,7 0, 2002 ВНИИС-1 0,424/55 0,179 0,264 0,155 0,085 86,5 47,5 0, 2003 Соната 0,475/62 0,196 0,279 0,176 0,101 89,7 51,5 0, 2004 Гармония 0,375/80 0,165 0,264 0,11 0,099 48,5 47,9 0, 2005 ВНИИС-1 0,544/86 0,224 0,335 0,193 0,111 86,1 49,6 0, Продолжение таблицы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2006 Гармония 0,411/59 0,193 0,280 0,129 0,087 66,8 45,1 0, 2007 Соната 0,410/68 0,195 0,287 0,115 0,092 58,9 47,1 0, 2008 Гармония 0,430/39 0,225 0,321 0,107 0,096 47,6 42,6 0, 2009 Гармония 0,504/39 0,230 0,312 0,119 0,082 51,7 35,6 0, 2010 Лидия 0,368/47 0,193 0,290 0,075 0,098 39,0 50,8 0, Среднее x 2000- 0,455/59 0,205 0,305 0,138 0,102 65,8 48,0 0, 2010 г.г.

± 0,030 ±0,037 ±0,025 – – – V 0,15 0,268 0,245 – – – – – – Sx, % 4,44 8,10 7, Изменчивость биологического урожая сои не превышала 4,5-7,5%. Следова тельно, выход половы составляет до 50% от зерна сои.

Фракционный состав имеет широкий диапазон процентного содержания, за висящий от влажности растений в целом (12-35%), которая, в свою очередь, изме няется как от начала и конца уборки, так и в течение времени суток и температу ры наружного воздуха. Основными компонентами являются створки бобов, ее мелкоизмельченные стебли и сорные растения, которые в совокупности состав ляют 65,9%, а 29,8% составляют перетертые стебли, створки, листья сорных рас тений, и 4,3% – крупные стебли растений сои и сорняков, размером от 90 до мм (табл. 3).

Таблица Результаты исследований среднего фракционного состава вороха соевой половы Длина фрак Наименование фракций Содержание, % ции, мм Мелкая мульча (пыль, перетертые стебли, створки, листья мелкие семена сорных растений и невызрев- До 15 29, шие семена сои) Створки бобов сои, е мелкоизмельченные стебли и 49, сорные растения Створки бобов сои, е мелкоизмельченные стебли и 9, сорные растения Створки бобов сои, е мелкоизмельченные стебли и 7, сорные растения Крупные стебли сои и сорняков 90 4, Эта фракция создат особые условия, препятствующие свободному транс портированию при всасывании в пневмотранспортирующем устройстве, поэтому размеры параметров всасывающего и нагнетательного пневмополовопроводов должны быть больше 210 мм.

Результаты исследований по определению критической скорости витания половы, разделенной по фракциям, приведены на рисунке 2.

Рис. 2. Критическая скорость витания соевой половы различных фракций в зависимости от влажности.

Данные рисунка 2 показывают, что с увеличением влажности от 10% до 35% скорость витания половы размером до 50 мм изменяется от 0,5 м/с до 1,0 м/с, а размером более 200 мм – от 4,0 м/с до 6,5 м/с. Следовательно, для стабильного перемещения половы в транспортное средство необходимо увеличивать скорость воздушного потока на 8-10 м/с выше критической скорости витания половы.

Стабильную работу всасывающе-нагнетательного устройства в большей степени обеспечивает вентилятор-швырялка. Скорость движения воздуха во вса сывающем и нагнетательном патрубках приведена на рисунке 3.

Рис. 3. Изменение скорости движения воздуха во всасывающем и нагнетательном пневмополовопроводах в зависимости от частоты вращения вентилятора.

Исследования показали, что с увеличением частоты вращения вентилятора швырялки от 13,3 с-1 до 26,6 с-1 при диаметре пневмополовопроводов 200 мм, ско рость воздушного потока возрастает от 13,8 до 18,0 м/с, а при диаметре 300 мм – от 8,8 до 13,5 м/с. С увеличением частоты вращения вентилятора до 30 с-1 ско рость воздушного потока снижается как при диаметре 200 мм, так и при 300 мм (рис. 3).

Для экспериментального определения подачи половы в транспортное сред ство в зависимости от скорости воздушного потока – v, м/с, площади живого се чения пневмополовопроводов – S м2 и влажности половы – w, %, применялась ме тодика многофактороного эксперимента. Обработку результатов исследований проводили с использованием методов математической статистики на компьютере прикладными программами Statistica 6.0, Appolo.

В раскодированной форме уравнение подачи половы в транспортное сред ство имеет следующий вид Qn 0,412 0,03v 0,035S 0,019w 0,019vS 0,026vw 0,016Sw 0,026v12 0,053S 2 0,07 w3.

2 (20) С целью определения парного влияния на критерий оптимизации (подачи половы в транспортное средство) построены поверхности откликов от двух фак торов:

При постоянной скорости воздушного потока и варьировании площади живого сечения пневмополовопроводов и влажности половы (рис. 4) Qn 0,421 0,023S 0,035w 0,016Sw 0,053S 2 0,07w2. (21) Y1= f(X1 = 0.63, X2, X3) 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. above Рис. 4. Поверхность отклика Y f S, w при v=0,63.

При постоянной площади живого сечения пневмополовопроводов и ва рьировании скорости воздушного потока и влажности половы (рис. 5).

Qn 0,417 0,026v 0,016w 0,026vw 0,026v 2 0,07w2. (22) Y1= f(X1, X2 = 0.19, X3) 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. above Рис. 5. Поверхность отклика Y f v, w при S=0,19.

При постоянной влажности половы и варьировании скорости воздушно го потока и площади живого сечения пневмополовопроводов (рис. 6).

Qn 0,413 0,036v 0,032S 0,019vS 0,026v 2 0,053S 2 (23) Y1= f(X1, X2, X3 = 0.23) 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. above Рис. 6. Поверхность отклика Y f v, S при w=0,23.

В результате решения компромисной задачи получены оптимальные значения скорости воздушного потока во всасывающем и нагнетательном пневмо половопроводах – 16,89 м/с, площади живого сечения пневмополовопроводов – 0,0538 м2 и влажности половы 21,15%, которые обеспечивают максимальную подачу половы в транспортное средство.

Производственная проверка показала, что ВОМ трактора 1,4 кН может обеспечить частоту вращения на двух диапазонах скоростей 500 и 1000 об/мин, а с учетом повышающего редуктора частота вращения вентилятора составит 16,6 и 25 с-1 соответственно.

При этом подача половы в транспортное средство при диаметре пневмопо ловопроводов 250 мм может составить от 0,22 до 0,257 кг/с при частоте вращения вентилятора 16,6 с-1 и коэффициентах концентрации половы в смеси =0,3 и =0,35 соответственно, а при частоте вращения вентилятора 25 с -1 подача половы в транспортное средство составит от 0,278 до 0,324 кг/с при тех же коэффициен тах концентрации половы в смеси. С повышением диаметра пневмополовопроводов до 300 мм на том же диапазоне скоростей вентилятора подача половы в транспортное средство изменяется от 0,272 кг/с до 0,317 кг/с при частоте вращения вентилятора 16,6 с-1 и коэффициентах концентрации половы в смеси =0,3 и =0,35 соответственно и при частоте вращения вентилятора 25 с - подача половы в транспортное средство составит от 0,338 кг/с до 0,394 кг/с при тех же коэффициентах концентрации половы в смеси (рис. 7).

Рис. 7. Изменение подачи половы в транспортное средство в зависимости от частоты вращения вентилятора и коэффициента концентрации половы в смеси при диаметре пневмо-половопроводов d=250 мм и d=300 мм.

Важным показателем, влияющим на эффективность процесса сбора половы в транспортное средство, является время его загрузки.

При площади живого сечения пневмополовопроводов 0,05 м2 и частоте вращения 16,6 с-1 время загрузки транспортного средства изменяется от 29,8 мин до 55 мин при влажности от 11,5% до 22% и концентрации половы в смеси =0,35, а при частоте вращения 25 с-1 время загрузки изменяется от 23,6 мин до 40,1 мин при той же влажности и коэффициенте концентрации половы в смеси. С увеличением площади живого сечения пневмополовопроводов до 0,07 м2 и частоте вращения 16,6 с-1 время загрузки транспортного средства изменяется от 24,1 до 41,0 мин при влажности от 11,5% до 22% и концентрации половы в смеси =0,35, а при частоте вращения 25 с-1 время загрузки изменяется от 19,4 до 33 мин при той же влажности и коэффициенте концентрации половы в смеси.

Следовательно, с увеличением частоты вращения вентилятора и коэффициента концентрации половы в смеси увеличивается подача половы в транспортное средство и снижается время его загрузки.

Для предотвращения загрязнения половы почвой скорость воздушного потока при всасывании на уровне 10 см от почвы не должна превышать 8,5-10 м/с (скорости витания почвы). Проведенные исследования показали, что при удалении всасывающего пневмополовопровода от уровня почвы скорость воздушного потока падает до 4-5 м/с, поэтому загрязнение половы почвой не наблюдалось.

В пятой главе «Экономическая эффективность внедрения всасывающе нагнетательного устройства для сбора соевой половы» представлены показа тели экономической эффективности всасывающе-нагнетательного устройства для сбора соевой половы в транспортное средство.

Условно чистый доход от сбора соевой половы определяется за счет стои мости белка, содержащегося в соевой полове с учетом затрат на балансовую сто имость устройства, ремонт и техническое обслуживание и транспортных расходов тракторного агрегата, доставляющего полову к животноводческому комплексу.

Экономический эффект составляет 462 руб/га.

ВЫВОДЫ 1. На основании анализа литературных источников, патентов, технологий и технических средств уборки незерновой части урожая разработано всасывающе нагнетательное устройство для сбора соевой половы в транспортное средство.

2. Анализ биологического урожая сои в период уборки за 2000-2010 гг. по казал, что выход соломы и половы с 1 м2 учетной площади к зерну сои составляет в среднем 65,8% и 48,0% с кормовым достоинством 0,35 и 0,56 к.е. Изменчивость незерновой части биологического урожая сои находится в пределах точности опыта и не превышает 4,5-7,5%. Среднеквадратическое отклонение по соломе и полове составляет 0,037 и 0,025, а коэффициент вариации соответственно 0,268 и 0,245. Это позволяет собирать полову с площади 1000 га одним всасыва юще-нагнетательным устройством с трактором класса 1,4 кН в транспортное средство с коэффициентом концентрации половы в смеси =0,3-0,35 при влажно сти половы 15-20%.

3. Фракционный состав вороха соевой половы неоднороден и на 28,9% со стоит из мелкой фракции, размером до 15 мм, на 49,4% средней фракции, разме ром до 30 мм, 16,5% составляет фракция половы, размером 30-90 мм и 4,3% со ставляют в полове крупные стебли сои и сорняков, размером от 90 до 210 мм.

Скорость витания отдельных фракций соевой половы изменяется в зависимости от крупности и влажности и составляет от 2,15 до 5,6 м/с.

4. Всасывающе-нагнетательное устройство для сбора половы в транспорт ное средство работает на двух диапазонах скоростей при вращении вала отбора мощности трактора 500 и 1000 об/мин, а с учетом повышающего редуктора часто та вращения вентилятора составляет 16,6 и 25 с-1 соответственно. Подача половы в транспортное средство возрастает с увеличением площади живого сечения пневмополовопроводов, частоты вращения вентилятора, увеличении коэффици ента концентрации смеси и максимальная ее величина достигается при скорости воздушного потока во всасывающем и нагнетательном пневмополовопроводах 16,89 м/с, площади живого сечения пневмополовопроводов 0, 0538 м2 и влажно сти половы 21,15%.

5. Время загрузки половой транспортного средства при площади живого сечения пневмополовопроводов 0,05 м2 и частоте вращения 16,6 с-1 составляет от 29,8 до 55 мин при влажности от 11,5% до 22% и концентрации половы в смеси =0,35, а при частоте вращения 25 с-1 – от 23,6 до 40,1 мин. С увеличением площади живого сечения пневмополовопроводов до 0,07 м2 и частоте вращения 16,6 с-1 время загрузки транспортного средства составляет от 24,1 до 41 мин при влажности от 11,5% до 22% и концентрации половы в смеси =0,35, а при частоте вращения 25 с-1 – от 19,4 до 33 мин.

6. Хозяйственная проверка показала, что разработанное всасывающе нагнетательное устройство с трактором класса 1,4 кН для сбора половы в транс портное средство качественно выполняет технологический процесс по сбору по ловы в транспортное средство. Экономический эффект от внедрения приспособ ления составляет 462 руб/га.

Предложения производству 1. Разработанное всасывающе-нагнетательное устройство необходимо устанавливать на прицепе транспортного средства и использовать с трактором класса 1,4 кН при числе оборотов ВОМ трактора 500 и 1000 об/мин с мультипли катором и диаметрами пневмополовопроводов 250-300 мм.

2. При разработке вентилятора необходимо иметь площадь живого сечения всасывающего и нагнетательного окна пневмополовопроводов от 0,05 до 0,07 м 2 и за счет мультипликатора создавать частоту вращения вентилятора от ВОМ трак тора класса 1,4 кН от 16,6 до 25 с-1 для обеспечения скорости воздушного потока до 18 м/с.

3. В целях предотвращения загрязнения половы устанавливать высоту рас положения всасывающего пневмополовопровода над уровнем почвы не более см с помощью фиксирующего устройства.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

статьи в рекомендованных изданиях ВАК России 1. Малышевский, Т.А. Разработка технологии сбора половы с измельчением и разбрасыванием соломы при комбайновой уборке сои/ С.П. Присяжная, М.М.

Присяжный, К.А. Калентьев, Т.А.Малышевский, И.М. Присяжная. // Вестник Ал тайского ГАУ, - М., 2012, №1(87). – С. 93-96.

статьи в других изданиях 2. Рубан Ю.Н. Теоретические исследования пневмотранспортирования сое вой половы / Ю.Н. Рубан, Т.А. Малышевский // Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве: сб. науч. тр.

ДальГАУ. – Благовещенск, 2007. – Вып. 14. – С. 22-27.

3. Малышевский, Т.А. Проблемы уборки половы сои в Амурской области / Т.А. Малышевский // Молодежь XXI века: шаг в будущее: материалы VIII регио нальной межвузовской науч.-практ. конф.– Благовещенск, Изд-во ДальГАУ, 2007.

– С. 260-261.

4. Малышевский, Т.А. Совершенствование технологии сбора соевой поло вы / Т.А. Малышевский, Ю.Н. Рубан // Вестник Дальневосточного государствен ного аграрного университета. – Благовещенск: ДальГАУ, 2007. – Вып. 4. – С. 61 63.

5. Малышевский, Т.А. Химический состав и физико-механические свой ства соевой половы / Т.А. Малышевский, И.М. Присяжная // Механизация и элек трификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве:

сб. науч. тр. ДальГАУ. – Благовещенск, 2011. – Вып. 18. – С. 197-204.

6. Присяжная, С.П. Исследование перемещения половы в транспортное средство всасывающе-нагнетательным приспособлением к трактору 1,4 кН / С.П.

Присяжная, М.М. Присяжный, Т.А. Малышевский, И.М. Присяжная // Механи зация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве: сб. науч. тр. ДальГАУ. – Благовещенск, 2011. – Вып. 18. – С. 197 204.

7. Присяжная, С.П. Подбор соевой половы из куч всасывающе нагнетательным приспособлением к трактору 1,4 кН и доставка ее к месту по требления / С.П. Присяжная, М.М. Присяжный, Т.А. Малышевский // Междуна родная научно-техническая конференция «Инновационные технологии и техника нового поколения – основа модернизации сельского хозяйства»: сб. науч. тр.

ВИМ. – М., 2011. – С. 87-95.

8. Присяжная, С.П. Пропускная способность и параметры воздуховода при способления к трактору 1,4 кН для сбора половы в транспортное средство / С.П.

Присяжная, Т.А. Малышевский // Инженерно-техническое обеспечение регио нального машиноиспользования и сельхозмашиностроения: сб. науч. тр. – Благо вещенск: ГНУ ДальНИИМЭСХ Росссельхозакадемии, 2011. С. 249-252.

Малышевский Тарас Анатольевич Обоснование и оптимизация параметров устройства для сбора соевой половы в транспортное средство Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.