Исследование процесса сортирования зернового вороха на коническом сепараторе на различных культурах

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013

материала представлена на рис. 5. Видно, что ресурс шарнира на смазке Литол-24 составляет 2320 ч, а на смазке Литол-24 с модификаторами — 3400 ч.

Библиографический список

1. Мельник, С. В. Научные основы обеспечения надежности и долговечности ходовых систем гусеничных машин : моногр. / С. В. Мельник, В. П. Расщупкин, А. Н. Громовик, Г. А. Голощапов. — Омск : Изд-во СибАДИ, 2009. — 91 с.

2. Мельник, С. В. Исследование абразивного изнашивания пар трения сталь — сталь, сталь — бронза на смазке Литол-24 с добавками / С. В. Мельник, Ю. К. Корзунин, Г. А. Голощапов, В. П. Расщупкин // Омский научный вестник. — 2009. — № 2 (80). - С. 70 -72.

3. Мельник, С. В. Повышение ресурса подшипников скольжения опорных катков гусеничных экскаваторов путем улучшения качества смазочных материалов / С. В. Мельник, Г. А. Голощапов // Вестник Сибирского отделения военных наук. - 2010. - № 2. - С. 52-57.

МЕЛЬНИК Сергей Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Эксплуатация и

сервис транспортно-технологических машин и комплексов в строительстве».

ГОЛОЩАПОВ Георгий Алексеевич, инженер кафедры «Конструкционные материалы и специальные технологии».

ЕВСТИФЕЕВ Владислав Викторович, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Конструкционные материалы и специальные технологии».

КАЛИНИН Николай Вячеславович, инженер кафедры «Конструкционные материалы и специальные технологии».

Адрес для переписки: 644080, пр. Мира, 5, кафедра «Конструкционные материалы и специальные технологии»

Статья поступила в редакцию 02.10.2013 г.

© С. В. Мельник, Г. А. Голощапов, В. В. Евстифеев,

Н. В. Калинин

УДК 621604 А. В. ЧЕРНЯКОВ

В. С. КОВАЛЬ А. В. СУХОВ К. В. ПАВЛЮЧЕНКО

Тарский филиал Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина

ООО «Газпромнефть-снабжение»,

г. Томск

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОРТИРОВАНИЯ ЗЕРНОВОГО ВОРОХА НА КОНИЧЕСКОМ СЕПАРАТОРЕ НА РАЗЛИЧНЫХ КУЛЬТУРАХ

Статья посвящена исследованию процесса сортирования зернового вороха на коническом сепараторе на различных культурах. Получены зависимости качественной характеристики работы конического сепаратора — полноты разделения и потерь основной культуры. Выявлены рациональные режимы работы конического сепаратора.

Ключевые слова: конический сепаратор, процесс сортирования, различные культуры.

Послеуборочная обработка зерна является од- бразно создание новых, более эффективных и совер-

ной из наиболее ответственных и энергоемких шенствование существующих зерно- и семяочис-

операций при его производстве. Данному процессу тительных машин.

отводится одно из ключевых мест в структуре про- В настоящее время в сельском хозяйстве, од-

изводства, поэтому внедрение высокоэффективных ной из основных является проблема очистки зер-

зерноочистительных машин имеет важное народно- на, убранного комбайнами. Машины, агрегаты и

хозяйственное значение. комплексы послеуборочной обработки зерна, на-

Одной из сложных и ответственных задач по- ходящиеся на вооружении хозяйств с 70-80-х

слеуборочной обработки является очистка зерна от годов, изношены, и их производительность зача-

примесей и сортирование. Особое значение имеет стую не устраивает сельских товаропроизводи-

очистка семенного зерна [1]. В связи с этим целесоо- телей [2].

Рис. 1. Схема лабораторно-производственной установки «Конический воздушный сепаратор»:

1 — корпус; 2 — отражатель; 3 — улавливатель; 4 — загрузочное устройство;

5 — зона разделения зерна от легких фракций; 6 — сборники легких фракций;

7 — зона разделения основной культуры с легкими фракциями от тяжелых фракций; 8 — сборники очищенного зерна; 9 — сборник тяжелых фракций;

10 — центробежный вентилятор; 11 — регулировочное устройство

Своевременная послеуборочная обработка зерна, способствует высоким темпам уборки, предотвращает порчу зерна и снижение его качества. Одним из заключительных этапов, наиболее ответственным ее звеном, является вторичная очистка семенного материала. Доля семенного зерна составляет 15...20 % от убранного урожая. К семенам предъявляются наиболее жесткие требования ГОСТа по чистоте, всхожести и другим показателям [3].

В настоящее время сельское хозяйство страны, и в частности севера Западной Сибири, находится в крайне тяжелом состоянии, резко упала производительность труда. Машинно-тракторный парк обновляется крайне неудовлетворительно, в результате чего сезонные нагрузки на зерноуборочную, кормоуборочную и другую технику более чем в 2,5.3 раза превышают нормативные. В связи с этим возросли нагрузки на агрегаты и комплексы послеуборочной обработки зерна.

Плохое качество семян вызвано тем, что из зерновой массы не выделены щуплые неполноценные зерновки, а также высокой травмированностью материала [4]. Поэтому сепарация зернового вороха с помощью пневматических приспособлений является актуальным вопросом.

Для проведения экспериментальных исследований был изготовлен сепаратор (рис. 1).

В соответствии с программой экспериментальных исследований и современными тенденциями развития техники, к лабораторной установке предъявлялись следующие требования:

— возможность быстрого и удобного варьирования значениями основных параметров в допустимых пределах;

— простота конструкции, обеспечивающая возможность быстрой сборки и разборки как отдельных узлов, так и всей установки в целом;

— сравнительно малая металло- и энергоемкость;

— возможность непосредственного наблюдения за ходом технологического процесса;

— возможность измерения выходных параметров при помощи простых приспособлений;

— устойчивость работы на выбранных режимах;

— надежность работы во время экспериментальных исследований.

Экспериментальный сепаратор состоит (рис. 1) из корпуса 1 в виде усеченного конуса с открытым днищем, внутри которого расположен экран-отражатель 2, выполненный в форме усеченного конуса, улавливателя 3, расположенного под корпусом 1 и соосно с ним, загрузочного устройства 4, размещенного над экраном-отражателем 2. Между корпусом 1 и наружной поверхностью конического воздушного сепаратора образована зона разделения 5 основной культуры от легких примесей. Для сбора легких примесей установлены сборники 6. Между экраном-отражателем 2 и улавливателем 3 образована зона разделения 7 культуры с легкими фракциями от тяжелых фракций. Для сбора очищенного зерна установлены сборники 8, а для тяжелых фракций сборник 9. Основным рабочим органом является центробежный вентилятор 10. Для регулирования

Таблица 1

Величина полноты разделения е в зависимости от скорости воздушного потока V, при I = 0,05 м; д = 250 кг/ч

Скорость воздуха, Vв, м/с Культура

Пшеница Росинка Клевер белый Соя

2 0,01 0,02 0,01

4 0,05 0,22 0,05

6 0,16 0,46 0,13

8 0,33 0,69 0,37

10 0,56 0,83 0,57

12 0,79 0,87 0,72

14 0,91 0,84 0,82

16 0,89 0,79 0,89

18 0,80 0,70 0,91

20 0,70 0,60 0,88

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013

Таблица 2 Таблица 3

Величина полноты разделения г в зависимости от высоты Величина полноты разделения г в зависимости

подъема вентилятора 1, при V = 10 м/с; д = 250 кг/ч от подачи д, при V = 10 м/с; I = 0,05 м

Высота подъема вентилятора 1, м Культура

Пшеница Росинка Клевер белый Соя

0,01 0,08 0,12 0,08

0,02 0,43 0,62 0,43

0,03 0,60 0,86 0,59

0,04 0,63 0,91 0,62

0,05 0,58 0,83 0,57

0,06 0,47 0,69 0,47

0,07 0,35 0,51 0,35

0,08 0,23 0,33 0,23

0,09 0,12 0,17 0,12

0,10 0,03 0,04 0,03

Подача д, кг/ч Культура

Пшеница Росинка Клевер белый Соя

50 0,6 0,95 0,72

100 0,6 0,93 0,7

150 0,6 0,9 0,68

200 0,59 0,87 0,64

250 0,58 0,83 0,57

300 0,55 0,8 0,5

350 0,52 0,77 0,42

400 0,49 0,73 0,35

450 0,44 0,67 0,28

500 0,39 0,59 0,2

є,%

Рис. 2. Зависимости полноты разделения г от скорости воздушного потока Vв, при 1= 0,05 м; д= 250 кг/ч.

Рис. 3. Зависимости полноты разделения е от высоты подъема вентилятора 1, при V = 10 м/с м; д = 250 кг/ч

вентилятора 10 по высоте относительно улавливателя 3 выполнено регулировочное устройство 11.

Конический воздушный сепаратор работает следующим образом: зерновой материал подают в загрузочное устройство 4. Далее под действием собственной силы тяжести зерновой материал поступает в зону разделения 7 улавливателя 3 и подхваты-

вается воздушным потоком, создаваемым центробежным вентилятором 10. Раскручиваясь, он расслаивается так, что тяжелые фракции сходят вниз по стенке улавливателя и поступают в сборник для тяжелых фракций 9, а смесь зерна с легкими фракциями устремляется вверх до соприкосновения с экраном-отражателем 2, играющего роль раздели-

теля смеси основной культуры от легких фракций. В зоне разделения 5 сила аэродинамического сопротивления превышает силу тяжести легких фракций. В результате разности двух пар сил зерно падает вниз и поступает в сборник для очищенного зерна 8, а легкие фракции движутся вверх по стенке корпуса 1 и устремляются в сборник 6.

Основная задача проведения опытов на разных культурах, определение рациональных технологических и конструкционных параметров сепаратора.

В Омской области возделывается ряд культур, отдельные виды которых относятся к мелкосеменным (козлятник, клевер, тимофеевка), злаковым (овес, пшеница, ячмень), зернобобовым (горох, вика, соя). Для исследований были взяты следующие: клевер, пшеница Росинка и соя.

При проведении опытов определялись рациональные технологические и конструкционные параметры сепаратора при работе на данных культурах. За параметр оптимизации была принята полнота разделения є, % [5].

За ограничивающие параметры были приняты следующие:

— производительность О, т/ч;

— энергозатраты на привод установки W, кВт-ч/т;

Программой экспериментальных исследований предусматривалось проведение проверки предлагаемого сепаратора в лабораторных условиях. Кинематические и технологические параметры работы экспериментального сепаратора были выбраны в пределах рациональных значений, определенных в результате экспериментальных исследований.

Полнота разделения оценивалась с количественной стороны по следующей зависимости:

є = Р/

где Р — количество зерна, выделенного сепаратором за время опыта, кг;

Ро — общее количество зерна, поступившего в сепаратор за время опыта, кг;

ап — относительное содержание примесей в исходном материале. Определяется путем выделения из зерна легких примесей многократным пропуском через исследуемый сепаратор (или вертикальный аспирационный канал), безразмерено.

Каждый опыт проводили в такой последовательности: предварительно устанавливали регулируемые параметры установки: скорость воздушного потока V (частоту вращения вентилятора), высоту

установки вентилятора I; включали электродвигатель привода вентилятора; согласно тарировочному графику устанавливали требуемую величину открытия дозатора; фракция очищенного зерна, тяжелые и легкие фракции направлялись во вспомогательные емкости; через 10.. .15 секунд включали секундомер и переводили скатную доску, подавая зерно в емкости для установившегося режима; через 30 секунд скатную доску перебрасывали в исходное положение, выключали секундомер и подачу зернового материала; выключали электродвигатель привода вентилятора; взвешивали фракцию очищенного зерна, тяжелые и легкие фракции, определяли величину полноты разделения зернового материала. Все данные замеров, установок и наблюдений записывали в лабораторный журнал и заносили в электронную базу данных персонального компьютера с программным обеспечением Microsoft Excel.

Потери зерна в фураж определялись на зерновом материале, прошедшем вторичную очистку и сушку. Далее производились опыты по включению установки в рабочем режиме согласно программе исследований. По окончании каждого цикла выделяли очищенное зерно в сходе с помощью лабораторного вертикального канала (воздушный классификатор), взвешивали его и определяли процент потерь от всего зерна, прошедшего сортировку. Величину потерь записывали после каждого цикла.

Потери зерна в фураж определялись по формуле:

П=т /т ,

по'

где тп — масса навески потерянного зерна в фураж, кг;

то — общая масса навески полноценного зерна, прошедшего через установку за время опыта, кг.

Мощность на привод вентилятора определяли путем замера потребляемой мощности, тока и напряжения питания двигателя. Замеры производили при работающих системах лабораторной установки. Для этих целей использовался мультиметр с функциями замера тока и напряжения M890G. Производительность установки рассчитывалась косвенным методом; для расчетов применялись весы energy с точностью до 1 грамма и мерные емкости.

Скорость воздушного потока, внутри конического сепаратора, измерялась с помощью трубки Пито-Прандтля.

При испытании конического воздушного сепаратора были получены данные зависимости полноты разделения и потерь основной культуры (табл. 1—3). Для большей наглядности, полученные данные представлены в графическом виде на рис. 2 — 4.

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013

При совместном рассмотрении приведенных графиков можно сделать вывод, что при увеличении нагрузки на сепаратор качество его работы снижается. Увеличение слоя зерна является причиной неудовлетворительного протекания процесса сепарации. Следствием этого являются повышенные потери.

Исследования, проведенные на трех различных культурах, выявили следующие рациональные значения:

— скорость воздуха Уд для пшеницы Росинка — 12—17 м/с, для клевера — 9—15 м/с, для сои — 14 — 20 м/с;

— высота подъема вентилятора I = 0,04 м для всех культур;

— подача при сортировании клевера д=50... ...300 кг/^ч, для пшеницы Росинка д^=50^300 кг/ч, для сои д^=50^240 кг/ч.

Библиографический список

1. Анискин, В. И. Новое в послеуборочной обработке зерна и подготовке семян / В. И. Анискин // Техника и оборудование для села. — 1999. — № 6. — С. 12 — 14.

2. Косилов, Н. И. Пути совершенствования технологий и технических средств для предварительной очистки зерна в хозяйствах / Н. И. Косилов. — Челябинск, 1985. — 52 с.

3. Ямпилов, С. С. Технологическое и техническое обеспечение ресурсо-энегосберегающих процессов очистки сортирования зерна и семян / С. С. Ямпилов. — Улан-Удэ : Изд-во ВСГТУ, 2003. - 262с.

4. Ямпилов, С. С. Технологические и технические решения проблемы очистки зерна решетами / С. С. Ямпилов. — Улан-Удэ : Изд-во ВСГТУ, 2004. - 165 с.

5. Шабанов, А. А. Исследование процесса сепарации сои на центробежном коническом сепараторе : дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 / А. А. Шабанов. - М. : РГБ, 2005. - 163 с.

ЧЕРНЯКОВ Алексей Витальевич, кандидат технических наук, доцент (Россия), заведующий кафедрой «Тракторы и автомобили, сельскохозяйственные машины» Тарского филиала Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина (ОмГАУ).

КОВАЛЬ Владимир Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Тракторы и автомобили, сельскохозяйственные машины» ОмГАУ. СУХОВ Алексей Владимирович, кандидат технических наук, рабочий ООО «Газпромнефть-снабже-ние», г. Томск.

ПАВЛЮЧЕНКО Кирилл Владимирович, ассистент кафедры «Тракторы и автомобили, сельскохозяйственные машины» ОмГАУ.

Адрес для переписки: kirillpavl@mail.ru

Статья поступила в редакцию 13.05.2013 г.

© А. В. Черняков, В. С. Коваль, А. В. Сухов,

К. В. Павлюченко

Книжная полка

669.01/П39

Плошкин, В. В. Материаловедение : учеб. пособие для немашиностроит. специальностей вузов / В. В. Плошкин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Юрайт, 2011. - 1 [463] о=эл. опт. диск (DVD-ROM). - ISBN 978-5-9916-1222-7.

В пособии рассмотрено кристаллическое строение металлов, воздействие на их структуру и свойства процессов кристаллизации, пластической деформации и рекристаллизации, описаны фазы, образующиеся в сплавах. Представлены основы современного металлургического производства, механические свойства металлов и сплавов, процессы термической и химико-термической обработки стали и др. Рассмотрены конструкционные, инструментальные, нержавеющие и жаропрочные стали, сплавы с особыми физическими свойствами и сплавы на основе цветных металлов, неметаллические и композиционные машиностроительные материалы, особенности нанокристаллических материалов. Освещены вопросы стандартизации, сертификации и управления качеством материалов. Изложение всех вопросов отражает современное состояние физического металловедения. Для объяснения связи структуры материалов и их физико-механических и эксплуатационных свойств, при воздействии различных технологических методов используют минимальный математический аппарат и многочисленные иллюстрации.

389/П25

Пеннер, В. А. Метрология, взаимозаменяемость и стандартизация : учеб. пособие / В. А. Пеннер, Д. Б. Мар-темьянов; ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2011. - 105 с. - ISBN 978-5-8149-1169-8.

Изложена система базовых знаний, обязательных при изучении дисциплины «Метрология, взаимозаменяемость и стандартизация». Наряду с теоретическим материалом приведены многочисленные примеры нанесения на чертежах допусков отклонения формы, взаимного расположения и суммарных допусков отклонения формы и расположения поверхностей.