Повышение эффективности сухой очистки корнеклубнеплодов путем обоснования параметров роторно-щеточного устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

Повышение эффективности сухой очистки корнеклубнеплодов путем обоснования параметров роторно-щеточного устройства

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства

механизации сельского хозяйства

кандидата технических наук

Дусенов Максут Кажиахметович

Саратов 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении Высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Мухин Виктор Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Протасов Андрей Анатольевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Соколов Николай Михайлович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится 28 октября 2011 года в 12.00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 220.061.03 при ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: г. Саратов, ул. Советская, 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова».

Отзывы направлять ученому секретарю диссертационного совета по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.

Автореферат разослан 26 сентября 2011 г. и размещен на сайте: минобр. науки Р.Ф.

Ученый секретарь совета

по защите докторских

и кандидатских диссертаций Н.П. Волосевич

корнеклубнеплод загрязнение очистительный щеточный

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В процессе производства и приготовления кормов важное место занимает использование различных кормовых смесей с применением корнеклубнеплодов. Корнеклубнеплоды повышают продуктивность животных, так как содержат много витаминов, сахара и микроэлементов. Одной из основных операций при подготовке корнеклубнеплодов к скармливанию является их очистка от почвы. Начальная загрязненность корнеклубнеплодов после уборочных машин составляет 7-22 %. Исследования показали, что использование неочищенных от почвы корнеклубнеплодов ведет к порче продуктов, желудочным заболеваниям и резкому снижению продуктивности животных.

В настоящее время в сельском хозяйстве для очистки корнеклубнеплодов используются машины, работающие по принципу гидромеханической очистки: ИКМ-5, ИКМ-Ф-10 и др.. В данных машинах при мойке корнеклубнеплодов, имеющих повышенную загрязненность, расход воды составляет до 400 литров на тонну обрабатываемых корнеклубнеплодов. Эксплуатация моющих машин требует наличия системы канализации, отстоя, очистки загрязненной воды, удаления остатков очистки, в зимнее время - подогрева воды и наличия теплого помещения. К тому же в процессе длительной водной очистки при сильном травмировании загрязненных корнеклубнеплодов происходит вымывание ценных питательных веществ (крахмала, сахара), а предварительная сушка корнеклубнеплодов при закладке на хранение влечет за собой дополнительные энергозатраты.

При сухой очистке корнеклубнеплодов сокращаются расходы воды в кормоцехе, снимаются проблемы с утилизацией загрязненных стоков, уменьшается загрязнение окружающей среды. Отделенная от корнеклубнеплодов почва в сухом виде возвращается снова на поля.

Разработанные ранее устройства, для сухой очистки вальцово-щеточного типа, хорошо копируя неровности на поверхности корнеклубнеплода, осуществляют очистку с остаточной загрязненностью 3 %. Недостатком является наматывание растительных остатков на щетках и защемление комков почвы между ворсинами, что в дальнейшем снижает очищающую способность данной щетки.

В связи с этим возникает необходимость разработки нового эффективного устройства, лишенного вышеперечисленных недостатков и имеющего более широкие технологические возможности, что подтверждает актуальность темы данной диссертационной работы.

Работа выполнена в соответствии приоритетным научным направлениям ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова» по теме №2 «Модернизация инженерно-технического обеспечения АПК», пп. «Разработка образцов сельскохозяйственных машин, орудий и мобильной техники» (гос. рег. № 01201151795), а также целевой программе «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия Саратовской области на 2008-2012 годы (закон Саратовской области № 228 от 09.11.2007 г.

Цель исследования - повышение качества сухой очистки корнеклубнеплодов от загрязнений путем разработки роторно-щеточного устройства.

Объект исследования - технологический процесс очистки корнеклубнеплодов от загрязнений роторно-щеточным устройством.

Предмет исследования - зависимости, характеризующие рабочий процесс очистки корнеклубнеплодов и закономерности изменения качественных, и энергетических показателей процесса очистки в зависимости от режимов работы очистителя.

Методика исследований предусматривает анализ рабочего процесса очистки и экспериментальное подтверждение теоретических зависимостей в лабораторных и производственных условиях. Теоретические исследования выполнялись с использованием законов математики и теоретической механики. Экспериментальные исследования проводились на основе использования метода ортогонального планирования многофакторного эксперимента. При этом были выбраны наиболее значимые факторы, влияющие на принятые критерии оптимизации процесса - остаточная загрязненность корнеклубнеплодов и удельная энергоемкость процесса очистки. В результате получены математические модели рабочего процесса устройства для очистки корнеклубнеплодов в виде уравнения регрессии второго порядка и оптимизированы наиболее значимые конструктивно-режимные параметры устройства. Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием математической статистики, программы «MathCad» и другими программами ЭВМ.

Экономическая эффективность определялась по стандартной методике для научно-исследовательских работ и новой техники.

Научная новизна:

- разработана классификация очистительных устройств для сухой очистки корнеклубнеплодов от загрязнений;

- получены теоретические зависимости для описания рабочего процесса роторно-щеточного устройства и расчета его основных технологических и конструктивно-режимных параметров;

- получена экспериментально-математическая модель, адекватно описывающая влияние различных факторов на качество очистки корнеклубнеплодов и удельную энергоемкость рабочего процесса.

Новизна конструкторской разработки подтверждена патентом на полезную модель № 104815 (RU) и изобретение № 18356 (KZ).

На защиту выносятся следующие научные положения:

- классификация устройств для очистки корнеклубнеплодов от загрязнений;

- конструктивно-технологическая схема устройства для очистки корнеклубнеплодов от загрязнений (патент на полезную модель № 104815 (RU) от 15.12.2010 г. и изобретение № 18356 (KZ) от 01.11.2004 г.);

- аналитические выражения для определения конструктивно-режимных параметров устройства для очистки корнеклубнеплодов от загрязнений;

- результаты экспериментальных исследований по определению параметров, вошедших в теоретические зависимости, описывающие рабочий процесс очистки.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Результаты исследования могут быть использованы при создании и совершенствовании машин для очистки корнеклубнеплодов от загрязнений. Применение предлагаемого устройства позволит повысить эффективность сухой очистки корнеклубнеплодов от загрязнений и снизит заболеваемость животных.

Разработанный экспериментальный образец роторно-щеточного устройства испытан и внедрен в хозяйствах Западно-Казахстанской области: ТОО «Ізденіс», КХ «Десумбаев Б.К.».

Методика проведения экспериментально-теоретических исследований процесса сухой очистки корнеклубнеплодов используется в учебном процессе ЗКАТУ им. Жангир хана.

По результатам исследования разработана и заложена в фонд Западно-Казахстанского ЦНТИ техническая документация на устройство для сухой очистки корнеклубнеплодов от загрязнений.

Апробация работы.

Основные научные положения, выводы и практические рекомендации диссертации доложены и одобрены на научно-практических конференциях ФГОУ «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» (Саратов, 2006-2011 гг.), РГКП «Западно-Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана» (Уральск, 2005 г.), устройство для очистки корнеклубнеплодов экспонировалось на Шестом Салоне изобретений, иноваций и инвестиций (Саратов, 2011 г.).

Публикации результатов исследований. По материалам диссертационных исследований опубликовано 17 работ, из них 5 в изданиях, указанных в Перечне ведущих журналов и изданий... ВАК РФ, получено 2 патента на полезную модель (Россия) и на изобретение (Республика Казахстан). Общий объем публикаций составляет 4,19 п.л., из которых 2,67 п.л. принадлежит лично соискателю.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 157 наименований и 6 приложений. Диссертация изложена на 192 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 53 рисунка, из них приложения составляют 22 страницы.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы и изложены основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследований» изложено современное состояние средств механизации сухой очистки корнеклубнеплодов от загрязнений. Выполнен анализ конструкций устройств, применяемых для сухой очистки корнеклубнеплодов от загрязнений при их уборке, закладке на хранение и приготовлении кормов.

Обзор источников информации показывает, что исследованием процесса очистки корнеклубнеплодов ранее занимались В.Н. Синявский, Н.Н. Колчин, В.А. Дервиш, Г.Р. Винтерле, С.А. Найданов, Ю.А. Дикарев, Б.В. Кононов, Н.П. Волосевич, Ч-С.Е. Арданов, С.Е. Поздняков, А.А. Овчинников, Г.П. Юхин, А.А. Федоров, А.А. Катков, С.П. Зайцев и др.

Анализ существующих конструкции очистительных устройств показывает, что в настоящее время наиболее перспективным является очиститель корнеклубнеплодов с дисковым транспортирующим органом и роторно-щеточным очистителем. Кроме того, применяемые разные очистительные устройства не универсальны в отношении очищения корнеклубнеплодов.

На основе результатов анализа и в соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследований:

1. Провести анализ конструктивно-технологических схем устройств для очистки корнеклубнеплодов от загрязнений, разработать их классификацию и наметить перспективные направления развития очистительных устройств.

2. Разработать конструктивно-технологическую схему устройства для очистки корнеклубнеплодов от загрязнений по сухому принципу на основе применения щеточного очистителя роторного типа с дисковым рабочим органом.

3. Провести теоретическое исследование технологического процесса роторно-щеточного очистителя и выявить основные аналитические зависимости для определения конструктивно-режимных и технологических параметров.

4. Экспериментальными исследованиями оптимизировать качественные и энергетические показатели технологического процесса очистки корнеклубнеплодов от загрязнений на опытном образце устройства.

5. Провести производственные испытания очистительного устройства и дать сравнительную технико-экономическую оценку эффективности его использования.

Во второй главе «Теоретические исследования процесса сухой очистки корнеклубнеплодов от загрязнений» обоснована новая конструктивно-технологическая схема устройства для очистки корнеклубнеплодов (рис. 1), работа которого основана на механической очистке корнеклубнеплодов роторной щеткой с учетом сопротивления сдвига и коэффициента трения загрязнений (патент на полезную модель № 104815 (RU) и изобретение № 18356 (KZ)).

Технологический процесс очистки корнеклубнеплодов протекает следующим образом. Корнеклубнеплоды, подающиеся в загрузочный бункер 1, попадая на вращающийся горизонтальный диск 2, приобретают вращательное движение и начинают перемещаться от центра к периферии. Криволинейная крыльчатка 3 способствует изменению положения корнеклубнеплодов и их продвижению. Двигаясь по каналу очистки образованным криволинейной крыльчаткой 3 и горизонтальным диском 2, корнеклубнеплоды начинают менять свое положение, тем самым давая возможность вращающимся ворсинам щеток 4 интенсивно воздействовать на все участки корнеклубнеплода.

Рисунок 1 - Конструктивно-технологическая схема устройства для сухой очистки корнеклубнеплодов: 1 - загрузочный бункер; 2 - горизонтальный диск; 3 - криволинейные крыльчатки; 4 - щетки; 5 - рифы; 6 - отверстия для прохода загрязнений; 7 - сборная емкость для загрязнений; 8 - отражатели; 9 - корпус; 10 - отверстия для выгрузки корнеклубнеплодов; 11 - выгрузной лоток для корнеклубнеплодов; 12 - лопатка

В результате сложения двух указанных движений корнеклубнеплоды подвергаются трению о рифы 5 горизонтального диска 2 и щетки 4. Загрязнения, счищенные с поверхности корнеклубнеплода, направляются рифами 5 через отверстия 6 под горизонтальный диск 2, а затем с помощью лопатки 12 в сборную емкость 7. Отражатель 8, выполненный из изогнутой полосы резины, установленный на корпусе 9, предназначен для уменьшения травмирования корнеклубнеплодов. Очищенные корнеклубнеплоды криволинейной крыльчаткой 3 выталкиваются через отверстия 10 в корпусе 9 в выгрузной лоток 11.

Процесс очистки загрязнений представляет собой следующую общую физическую картину (рис. 2а): при вращении щетки с окружной силой F_щ в начале контакта ворсина изгибается и под действием силы упругости F_упр внедряется в загрязнения и вызывает их разрушение; изогнутый во время контакта ворс стремится восстановить свою первоначальную форму и при выходе из зоны контакта с силой F_щ выпрямляется, вынося с собой элементы загрязнений, связь которых с основным массивом нарушена; в дальнейшем при увеличении числа активно действующих ворсин связь между элементами постепенно разрушается и происходит полное отделение загрязнений. Тангенциальная сила сдвига загрязнений F_ф равна сумме сил сопротивления F_сопр и трения F_тр:

, (1)

где F_сопр - сила сопротивления загрязнений сдвигу, Н; F_тр - сила трения ворса о загрязнения, Н.

По известной теории Кулона и Мора разрушение и вынос материала по траектории (аа^/вв^/) (рис. 2б) происходит в результате преодоления силы сопротивления сдвигу F_сопр составляющей, которой является касательное напряжение ф и силы трения F_тр.

С помощью известных прочностных зависимостей определим силу сопротивления сдвигу F_сопр (рис. 2б), которую необходимо преодолеть ворсу для разрушения когезионных связей между агрегатами загрязнений:

, (2)

где ф - сопротивление сдвигу, Н/мм²; d_в - диаметр ворса, мм; h_в - глубина внедрения ворса, мм; и - угол прогиба ворса, град.; ш^/ - угол наклона щетки, град.; - угол разрушения когезионных связей между агрегатами загрязнений, град.

Значение силы трения F_тр (рис. 2б) определяется по выражению:

, (3)

где E - модуль упругости ворса, Н/мм²; I - момент инерции сечения ворса, мм⁴; L_в - длина ворса, мм; f₁ - коэффициент трения ворса по загрязнению.

Тангенциальная сила сдвига загрязнений F_ф с учетом уравнений (1), (2), (3) определится из следующего выражения:

. (4)

аб

Рисунок 2 - Взаимодействие ворса щетки с загрязнениями: а - траектория ворса щетки (ав) по загрязненной поверхности корнеклубнеплода; б - сдвиг загрязнений

Окружная сила ворсин щетки F_щ:

, (5)

где m_в - масса ворса, кг; R_ср - средний радиус расположения ворсин, м; щ_щ - угловая скорость щетки, рад/с.

Решив зависимости (4) и (5) относительно условия F_щ ? F_ф, определим минимально допустимое число оборотов вала щетки:

, (6)

где n_щ- частота вращения вала щетки, мин^-1; j - плотность набивки щетки, шт./мм²; А_к - площадь контакта ворсин щетки с поверхностью корнеклубнеплода, мм².

Качественной очистка корнеклубнеплода будет в том случае, если на его поверхность со всех сторон будет оказано интенсивное воздействие ворсин щеток. Данное условие выполнимо при поворачивании корнеклубнеплода вокруг продольной оси, а это возможно только в том случае, если ворсины щеточного очистителя будут создавать момент поворота вокруг данной оси. Поворот корнеклубнеплода возможен, если установить щетку под некоторым углом ш^/ (рис. 3). Рассмотрим действие сил на корнеклубнеплод при повороте его на угол в (рис. 3):

, (7)

где R₁, R₂ - сила нормальной реакции диска и крыльчатки, Н; F₁=f₂R₁, F₂=f₂R₂ - сила трения корнеклубнеплода по поверхности диска и крыльчатки, Н; f₂ - коэффициент трения корнеклубнеплода по поверхности диска и крыльчатки; G= m_кg - сила тяжести корнеклубнеплода, Н; m_к - масса корнеклубнеплода, кг; g - ускорение свободного падения, м/с²; r_к - радиус корнеклубнеплода, м; k - коэффициент трения качения, мм; в - угол поворота корнеклубнеплода, град.

Решаем зависимость (7) с помощью математических преобразований относительно угла наклона щетки ш^/:

. (8)

Для определения конструктивно-режимных параметров диска рассмотрим действие сил на корнеклубнеплод при движении по диску (рис. 4). Движение корнеклубнеплода массой m происходит вдоль по днищу диска и боковой поверхности криволинейной крыльчатки. При вращении диска корнеклубнеплод движется вдоль крыльчатки до периферии. Принимаем, что сопротивление ее движению постоянно и не зависит от ее относительной скорости.

Рисунок 3 - Расчетная схема вращения корнеклубнеплода



Рисунок 4 - Схема к определению конструктивно-режимных параметров диска

В общем случае результирующая сила F_р определяется выражением:

, (9)

где F_цсф, F_цсп, F_цпс - проекции составляющей центробежной силы F_ц, Н; G_ф, G_n - проекции cоставляющей силы тяжести корнеклубнеплода G, Н; F_к - сила Кориолиса, Н; f₃ - коэффициент трения ворса по поверхности корнеклубнеплода.

Рассмотрим перемещение корнеклубнеплода как материальную частицу в направлении выхода с диска при условии, что центробежная сила инерции продукта больше сил трения, и с помощью уравнения (9) определим минимально допустимое число оборотов диска n_д:

, (10)

где n_д - частота вращения вала диска, мин^-1; б_лд - угол наклона диска, град.; r_о, r - начальное и текущее удаление корнеклубнеплода от оси диска, м; ш - угол между радиальным направлением и направлением крыльчатки, град.; k_m - коэффициент, учитывающий отношение массы и формы корнеклубнеплода со щеткой; ц - угол конуса корнеклубнеплода, град; c₁ - показатель кинематического режима работы щетки, показывающий отношение угловой скорости щетки щ_щ к угловой скорости диска щ.

Так как воздействие щетки должно происходить по всей площади корнеклубнеплода, то очищающую способность очистительного устройства выразим через начальную и остаточную загрязненность шероховатой поверхности корнеклубнеплода:

, (11)

где д_о - остаточная загрязненность, зависящая от шероховатой поверхности корнеклубнеплодов, %; Д - коэффициент поворота корнеклубнеплода вокруг своей большой оси; д_нач - начальная загрязненность корнеклубнеплодов, %; А_п- площадь поверхности корнеклубнеплода, мм²; о- коэффициент учитывающий скольжения ворса по поверхности корнеклубнеплода.

Производительность устройства Q, т/ч, определяется по формуле:

, (12)

где с - насыпная плотность корнеклубнеплодов, кг/м³; В_д - ширина канала очистки, м; h_к - высота крыльчатки, м; k_п - коэффициент заполнения канала очистки; k_t - коэффициент учета времени.

Мощность Р, Вт, потребная для привода роторно-щеточного устройства:

, (13)

где М_к - масса корнеклубнеплодов, находящихся на диске, кг; R - радиус диска, м; k_в - коэффициент, учитывающий вращательное движение корнеклубнеплодов; F_р - сила перемещения продукта, Н; х_в - скорость скольжения ворсин по поверхности корнеклубнеплода, м/с; z - количество щеток, шт.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» изложена программа проведения экспериментальных исследований с описанием лабораторной установки для сухой очистки корнеклубнеплодов, используемых контрольно-измерительных устройств, приборов и оборудования, а также методика проведения опытов.

На основе теоретических исследований и анализа существующих очистительных устройств была разработана и изготовлена лабораторная установка, которая представлена на рис. 5.

Целью лабораторных исследований является оптимизация качественных и энергетических показателей технологического процесса очистки корнеклубнеплодов от загрязнений на опытном образце устройства.

Для контроля параметров использовалась серийная измерительная аппаратура и оборудование.

Экспериментальные исследования произведены согласно методикам ОСТ 70.19.2-83.

Рисунок 5 - Лабораторная установка роторно-щеточного устройства

За критерии оптимизации были приняты остаточная загрязненность д_ост корнеклубнеплодов (%) и удельная энергоемкость Э_п очистки (кВт·ч/т), определяемых по формуле:

, (14)

где m₂ - масса корнеклубнеплодов после сухой очистки в очистителе, кг; m₃ - масса чистых корнеклубнеплодов, кг; m₁ - масса загрязненных корнеклубнеплодов, кг.

, (15)

где Р_общ - общая мощность, кВт, Р_х.х. - мощность холостого хода, кВт.

После проведения многофакторного регрессивного анализа по определению факторов, оказывающих влияние на критерии оптимизации, для дальнейших исследований было установлено три наиболее значимых: частота вращения щетки n_щ, частота вращения диска n_д и угол наклона щетки ш^/.

Четвертая глава посвящена результатам и анализу экспериментальных исследований.

На основании экспериментальных данных были построены зависимости остаточной загрязненности корнеклубнеплодов д_ост от частоты вращения щетки n_щ и угла наклона щетки ш^/.

Из графика (рис. 6а) видно, что с увеличением частоты вращения щетки n_щ остаточная загрязненность корнеклубнеплодов д_ост уменьшается и достигает требуемой величины д_ост = 1,71-1,97 % при n_щ = 150-250 мин^-1. Дальнейшее увеличение n_щ приводит к увеличению повреждаемости поверхности корнеклубнеплодов П >12 % (рис. 7). Из графика (рис. 6б) следует, что приемлемое качество очистки 2-3 % будет при увеличении угла наклона щетки ш^/>17⁰, свыше 35⁰ качество очистки ухудшается из-за уменьшения площади контакта щетки с поверхностью корнеклубнеплода.

Рисунок 6 - Зависимость остаточной загрязненности корнеклубнеплодов д_ост от: а - частоты вращения щетки n_щ; б - угла наклона щетки ш: 1 - теоретическая; 2 - экспериментальная

Исследования проводились на кормовой свекле и картофеле. Загрязненность корнеклубнеплодов находилась в пределах 7-21 %, влажность 13-30 %. Тип почвы - суглинок. Зависимость энергоемкости от частоты вращения щетки n_щ представлена на рис. 8. Сходимость расчетных и экспериментальных данных составляет 93-95 %.

Рисунок 7 - Зависимость повреждаемости поверхности корнеклубнеплодов П от частоты вращения щетки n_щ.



Рисунок 8 - Зависимость удельной энергоемкости очистки корнеклубнеплодов Э_п от частоты вращения щетки n_щ: 1 - теоретическая; 2 - экспериментальная

После математической обработки результатов основного эксперимента было получено уравнение регрессии второго порядка:

, (16)

. (17)

Адекватность представления результатов подтверждена критерием Фишера при 5%-м уровне погрешности.

Оптимальные значения факторов определялись посредством анализа поверхности отклика (рис. 9).

Рисунок 9а - Поверхности отклика, характеризующие остаточную загрязненность корнеклубнеплодов д_ост, %, при частоте вращения диска n_д = 12 мин^-1

Рисунок 9б - Поверхности отклика, характеризующие остаточную загрязненность корнеклубнеплодов д_ост, %, при угле наклона щетки ш = 28⁰

Рисунок 9в - Поверхности отклика, характеризующие остаточную загрязненность корнеклубнеплодов д_ост, %, при частоте вращения щетки n_щ = 200 мин^-1

Анализ поверхности отклика позволил определить, что оптимальные значения остаточной загрязненности д_ост = 1,7-1,8 % имеют место при частоте вращения щетки в интервале n_щ = 180-200 мин^-1, частоте вращения диска n_д = 10-15 мин^-1, с углом наклона щеток ш = 25-30⁰.

В пятой главе «Производственные испытания и экономическая оценка эффективности предлагаемого роторно-щеточного устройства» приведены результаты производственных испытаний и расчет экономической эффективности применения очистительного устройства.

Производственные испытания роторно-щеточного устройства были проведены при подготовке корнеклубнеплодов на хранение в ТОО «Ізденіс» и КХ «Десумбаев Б.К.» Западно-Казахстанской области (рис. 10). Целью данных испытаний было: 1) проверка оптимальных значений конструктивных и режимных параметров устройства при работе в производственных условиях, 2) изучение влияние загрязненности и влажности загрязнений на качество очистки корнеклубнеплодов.

Производственные испытания показали, что очистительное устройство роторно-щеточного типа, работая в оптимальном режиме, имеет высокое качества очистки (д_ост = 1,78 %) корнеклубнеплодов от загрязнений. Предельные величины начальной загрязненности и влажности, при которых качество очистки ухудшается, является начальная загрязненность д_нач = 18 % и влажность загрязнений W = 27 %. Удельная энергоемкость экспериментальной установки Э_п = 0,21-0,22 квт·ч/т, производительность Q = 4,5-5,2 т/ч. Повреждение корнеклубнеплодов (более 1/3 корнеклубнеплода) в процессе очистки не наблюдалось, а надлом хвостовой части 2,8 % и порча поверхности не превышали П = 8,4 % от общего количества очищаемого продукта.

Общий годовой экономический эффект от реализации условной животноводческой продукции, молока от 400 дойных коров, составил 36708 руб.



Рисунок 10 - Производственные испытания роторно-щеточного устройства

Общие выводы

1. Анализ конструктивно-технологических схем очистительных устройств и разработанная их классификация позволили определить перспективу совершенствования технологического процесса очистки корнеклубнеплодов от загрязнений с использованием роторно-щеточного очистителя, основанного на физико-механических свойствах корнеклубнеплодов и загрязнений.

2. На основании определенного перспективного направления развития очистительных устройств разработана конструктивно-технологическая схема устройства для очистки корнеклубнеплодов от загрязнений, включающего в себя горизонтальный диск, снабженный криволинейными крыльчатками, и расположенные над ним роторные щетки. Новизна устройства подтверждена патентом на полезную модель № 104815 (РФ) и изобретение № 18356 (РК).

3. Теоретический анализ рабочего процесса очистки корнеклубнеплодов от загрязнений позволил получить аналитические выражения для определения конструктивно-режимных и технологических параметров исследуемого устройства. Значения этих параметров составляют: оптимальная частота вращения диска n_д= 5 - 15 мин^-1; роторной щетки n_щ= 150 - 250 мин^-1; угол наклона щетки - ш^/ = 15…35⁰; пропускная способность очистительного устройства - 4,8 - 5,2 т/ч и энергоемкость процесса очистки - 0,17 - 0,23 кВт·ч/т.

4. Методом планирования экспериментов получены оптимальные качественные и энергетические показатели технологического процесса очистки корнеклубнеплодов от загрязнений очистительного устройства, обеспечивающие остаточную загрязненность д_ост = 1,78 %, энергоемкость процесса очистки Э_п = 0,21 кВт·ч/т. Данным показателям соответствовали следующие параметры: частота вращения роторной щетки n_щ = 186 мин^-1; частота вращения горизонтального диска n_д = 12 мин^-1; угол наклона щетки ш^/ = 28⁰. Сходимость расчетных и экспериментальных данных составляет 93-95 %.

5. Результаты производственных испытаний показали, что очистительное устройство обеспечивает качественную очистку (остаточная загрязненность корнеклубнеплодов составила 1,78 %) при начальной загрязненности до 18 % и влажности загрязнений до 27 %. Повреждаемость корнеклубнеплодов в виде облома хвостовой части и порча поверхности не превышали 2,8 и 8,4 % (при допустимой 8 и 15 %) от общего количества очищаемого продукта. Данное устройство компактно и может использоваться в кормокухнях, в хранилищах и в качестве приспособления к уборочной технике в полевых условиях.

Использование предлагаемого устройства для очистки корнеклубнеплодов от загрязнений позволяет снизить эксплуатационные затраты на 17,48 руб./т. Общий годовой экономический эффект составит 36708 руб. Срок окупаемости - 1,77 года при обработке 2100 т корнеклубнеплодов в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

В изданиях рекомендованных ВАК РФ.

1. Дусенов, М. К. Обоснование движения корнеплода по криволинейной поверхности / М. К. Дусенов, Н. Р. Джапаров // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2007. - № 3. - С. 33-35. (0,37/0,19).

2. Дусенов, М. К. Определение кинематических параметров устройства для очистки корнеплодов / М. К. Дусенов, Р. Р. Джапаров // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2008. - № 2. - С. 16-17. (0,2/0,1).

3. Дусенов, М. К. Устройство для повышения эффективности щеточного очистителя корнеклубнеплодов / В. А. Мухин, М. К. Дусенов // Тракторы и сельхозмашины. - 2011. - № 5. - С. 18-20. (0,25/0,13).

4. Дусенов, М. К. Устройство для очистки корнеклубнеплодов / М. К. Дусенов // Техника в сельском хозяйстве. - 2011. - № 4. - С. 12-13. (0,2).

5. Дусенов, М. К. Динамика воздействия щеточного очистителя на корнеклубнеплод / В. А. Мухин, М. К. Дусенов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2011. - № 8. - С. 41-43. (0,38/0,19).

В других изданиях.

6. Устройство для очистки корнеклубнеплодов: пат. на полезную модель № 104815 Рос. Федерация: МПК А 01 D 33/08. / В. А. Мухин, А. В. Шкуратов (RU), М. К. Дусенов (КZ): заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет». - № 2010151572/21; заявл. 15.12.2010; опубл. 27.05.2011, Бюл. № 15.

7. Устройство для очистки корнеплодов: пат. на изобретение № 18356 Республика Казахстан: МПК6 А 01 D 33/08. / Р. Р. Джапаров, М. К. Дусенов (KZ): заявитель и патентообладатель Западно-Казахстанский аграрно-технический университет. - № 51624; заявл. 01.11.2004; опубл. 02.02.2007, Бюл. № 4.

8. Дусенов, М. К. Определение силы, действующей на единичный ворс / Р. Р. Джапаров, М. К. Дусенов // // Вестник с.-х. науки Казахстана. - 2006. - № 1. - 62 с. (0,20/0,10).

9. Дусенов, М. К. Исследование устройства центробежного типа для очистки корнеплодов / Н. Р. Джапаров, М. К. Дусенов // Ресурсосберегающие технологии технического сервиса. Ч. 2. Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов и оборудования : материалы Междунар. науч.-практ. конф. ; Башкирский ГАУ. - Уфа, 2007. - С. 49-52. (0,34/0,17).

10. Дусенов, М. К. Взаимосвязь параметров движения корнеплода / М. К. Дусенов // Вестник с.-х. науки Казахстана. - 2008. - № 5. - С. 60-62. (0,26).

11. Дусенов, М. К. Определение кинематического параметра щеточного очистителя / М. К. Дусенов // Исследования, результаты - 2008. - № 4. - С. 154-156. (0,19).

12. Дусенов, М. К. Анализ принципов действия устройств для сухой очистки корнеплодов / В. А. Мухин, М. К. Дусенов // Материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 70-летию со дня рождения профессора В. Ф. Дубинина : сб. науч. работ; ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2010. С. 145-148. (0,18/0,09).

13. Дусенов, М. К. Оценка качества сухой очистки корнеклубнеплодов / В. А. Мухин, М. К. Дусенов // Научное обозрение. - 2010. - № 5. - С. 62-64. (0,37/0,18).

14. Дусенов, М. К. Обоснование схемы роторно-щеточного очистителя корнеплодов / В. А. Мухин, М. К. Дусенов // Научное обозрение. - 2010. - № 6. - С. 49-52. (0,38/0,19).

15. Дусенов, М. К. Теоретическое определение параметра качества очистки роторно-щеточного очистителя / В. А. Мухин, М. К. Дусенов // Научное обозрение. - 2010. - № 6. - С. 53-56. (0,38/0,19).

16. Дусенов, М. К. Определение коэффициента трения качения корнеклубнеплодов / М. К. Дусенов // Научное обозрение. - 2011. - № 1. - С. 17-19. (0,37).

17. Дусенов, М. К. Модернизированный очиститель корнеклубнеплодов/ М. К. Дусенов // Материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 80-летию со дня рождения профессора В. Г. Кобы : сб. науч. работ ; ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2011. - С. 55-57. (0,12).

Подписано в печать 23.09.11. Формат 6084 ¹/₁₆.

Бумага офсетная. Гарнитура Times.

Печ. л. 1,0 Тираж 100. Заказ 40/25.

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»

410600, Саратов, Театральная пл., 1.

Размещено на Allbest.ru

...