Совершенствование процесса сепарации корнеклубнеплодов

Исследованиями установлено, что отделение клубней картофеля от почвенных комков и камней эффективнее осуществлять в режиме всплывания. Для этого разделяемые тела необходимо принудительно погрузить в слой с помощью специальных механических устройств - догружателей. Нами исследована эффективность работы сепаратора барабанного типа с БПС на внешней поверхности цилиндра и с двумя типами догружателей: клавишным и роторным. Применение сепаратора для сепарации картофельного вороха оценивалось показателем эффективности разделения е, который означает долю высвобождающегося ручного труда.

Сравнительные исследования барабанного устройства показали, что эффективность разделения в нем вороха с применением роторного догружателя на 10-15% выше чем с применением клавишного.

Показатель эффективности разделения клубней, комков и камней в опытном образце сепаратора с увеличением засоренности поступающего вороха рис. 5.1, возрастает.

Рис. 5.1. Общий вид сепаратора с односторонней (1,2) и двусторонней (3,4) подачами воздушного потока в сепарирующий барабан.

Рис. 5.2. Показатель эффективности отделения примесей в зависимости от засоренности вороха: П - примеси; К - клубни; 1 - состав вороха: клубни и примеси (комки почвы) 50% х 50%; 2 - состав вороха: клубни (50%) и примеси (комки 25 % + камни 25 %)

Расчет количества высвобождаемых рабочих и количество рабочих корректировщиков, устраняющих ошибки в работе сепаратора позволяет сделать заключение, что с увеличением засоренности вороха от 20 до 80% с помощью сепаратора можно высвободить примерно от 3 до 6 рабочих-переборщиков или в 2-3 раза снизить затраты ручного труда на операции отделения почвенных комков и камней от клубней картофеля.

Расчет экономической эффективности работы сепаратора по общеизвестной методике показал, что при существующем уровне механизации уборки картофеля годовая экономия прямых эксплуатационных затрат, благодаря применению сепаратора составит 9,95 у.е. на гектар.

Заключение

сепаратор псевдоожиженный воздушный

ВЫВОДЫ.

1. Одной из важнейших проблем при уборке и послеуборочной обработке корнеклубнеплодов является технологическая операция отделения от основного продукта прочных почвенных комков и камней, которая как на отечественных, так и зарубежных машинах зачастую выполняется вручную, на что расходуется большое количество тяжелого непривлекательного ручного труда. Анализ показал, что перспективным по простоте технологического процесса и универсальности по разделяемому материалу является способ сепарации в БПС, который и принят в качестве объекта исследования.

2. Установлено, что нижний предел плотности почвенных комков составляет около 1300 кг/м 3, а плотности клубней около 1100 кг/м 3. Разрыв между ними (или технологический коридор) незначителен и составляет около 200 кг/м 3. Расширить технологический коридор можно за счет повышения влияния дополнительных признаков разделения (в частности фрикционных свойств), усиливающих четкость разделения и снижения влияния дополнительных признаков - ослабляющих четкость разделения (размеров тел).

3. Анализ свойств незагруженного разделяемыми телами блокированного псевдоожиженного слоя, а также процессов взаимодействия с ним тел позволил установить, что рациональной формой зерен слоя является диск, расположенный нормально к воздушному потоку. Из результатов исследований, технологических и конструктивных соображений определены пределы изменения параметров диска : диаметр диска d = 3 - 12 мм, толщина- 1 - 2 мм и расстоянии между дисками по длине гирлянды (1 - 2) d.

4. Получены формулы для расчета геометрических параметров БПС на плоской, цилиндрической (вогнутой и выпуклой) воздухораспределительных решетках, которые использованы при проектировании опытных образцов сепараторов и могут использоваться в перспективе при конструкторско-технологических расчетах различных типов рабочих органов, выполненных на основе БПС. Расчетами установлено, что при интервале средних размеров разделяемых компонентов от 30 до 110 мм общая длина гирлянд БПС должна быть не менее 160 мм.

5. На основе разработанной нами аэродинамической модели БПС, проведения экспериментальных исследований аэродинамического сопротивления с различными параметрами его твердой фазы (гирлянд) и обобщения полученных результатов были получены формулы для расчета статической плотности БПС, как сепарирующей среды, а также плотности материала для изготовления гирлянд. С понижением просвета между дисками в БПС от 0,7 до 0,215 и уменьшением шага дисков на гирлянде от 16 до 8 м показатель изменчивости сопротивления слоя увеличивается от 0,05-0,2 до 0,25-0,55, что говорит о стабилизации по глубине статической плотности слоя. Расчетное, предельно допустимое значение плотности материала для изготовления гирлянд равно 15,3•103 кг/м 3, что говорит о возможности использования для изготовления гирлянд любых материалов, имеющихся в природе.

6. Впервые разработана математическая модель определения аэродинамической компоненты эффективной плотности по интегральной силе от давления воздуха по поверхности тела, погруженного в БПС. Расчеты аэродинамической компоненты показали, что она является доминирующей составляющей эффективной плотности БПС. Незначительные расхождения их значений (в пределах 10 %) объясняется наличием механического сопротивления гирлянд.

7. В результате аналитических и экспериментальных исследований геометрии и механики системы „БПС - тело” впервые предложены и определены показатели оценки вместимости слоя: коэффициент геометрического использования площади БПС сж, который в области рабочих значений просвета 0 = 0,3 - 0,4 равен 0,63 - 0,83 и допустимый коэффициент стеснения слоя Кст, который при тех же значениях 0 равен 0,82 - 0,98, т. е. БПС может быть загружен телами в среднем на 70 %, а средний (достаточно высокий) коэффициент стеснения слоя (около 0,9) не влияет на его сепарирующую способность.

8. Разделение компонентов различных размеров и плоскостей в БПС оценивалось с помощью коэффициента равнопадаемости Е, величина которого достигала 5,5, что примерно в 3 раза выше, чем в свободном воздушном потоке, а это говорит о расширении интервала размеров тел, разделяющихся в БПС по плотности.

9. Распределение тел по высоте БПС оценивалось величиной четкости разделения (расстоянием между одноименными точками разделяемых компонентов). Разрыв между нижней точкой „легкого” и верхней - „тяжелого” компонентов образует так называемый технологический коридор, величина которого при изменении диаметров разделяемых тел от 90 до 30 мм изменяется от 10 до 100 мм, что свидетельствует о возможности 100% разделения тел данного интервала размеров по плотности.

10. В результате аналитического и экспериментального моделирования процесса движения тела в вертикальном, наклонном БПС, а также выполненном на внешней поверхности барабана нами определены параметры движения тел, которые дают основания считать возможным осуществление как разделения, так и раздельного вывода разделенных компонентов. Так с принятыми в исследованиях параметрами непрерывный процесс в наклонном БПС возможен при углах его наклона 25 - 26 %. Изучение процесса разделения компонентов на поверхности вращающегося барабана показало, что величина технологического коридора (место установки приемной части съемника) сужается с увеличением частоты вращения барабана и перемещается до угла наклона слоя 65 - 75 °. Увеличивать частоту вращения барабана более 3,66 с -1 при параметрах установки, принятых в исследованиях, не целесообразно.

11. Результаты испытаний опытного образца сепаратора с двухсторонней подачей воздуха в сепарирующий барабан и догружателем, упорядочивающим подачу смеси на разделение, показали, что с увеличением засоренности вороха с 20 до 80 % применение сепаратора позволяет высвободить от 3 до 6 рабочих-переборщиков, что, соответственно, в 2 - 3 раза снижает затраты тяжелого непривлекательного ручного труда.

12. Применение сепаратора при механизированной уборке картофеля с площадей, возделываемых в Украине, даст расчетную годовую экономию прямых издержек около 1,986 млн. у.е. Результаты исследований, методика расчета и перспективная технологическая схема сепаратора были переданы в ГСКБ “Рязсельмаш” (г. Рязань), ПКБ “Прогресс” (г. Николаев) и используются при разработке машин для уборки и послеуборочной обработки корнеклубнеплодов. Результаты исследований также используются в учебном процессе вузов: аспиранты и соискатели ЛНАУ и других вузов развивают данное научное направление.

Литература

Зубков В.Е. Аэродинамическая составляющая эффективной плотности блокированного псевдоожиженного слоя, как среды для сепарации корнеклубнеплодов от почвенных комков и камней [Текст] / В.Е. Зубков // Аграрная наука. - 2009. - № 9. - С. 29 - 30.

Зубков В.Е. Моделирование воздухораспределительной системы пневмомеханического сепаратора корнеклубнеплодов и примесей [Текст] / В.Е. Зубков // Справочник. Инженерный журнал. - 2009. - № 11. - С. 62 - 64.

Зубков В.Е. Моделирование процесса пневмомеханической сепарации корнеклубнеплодов [Текст] / В.Е. Зубков // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2009. - № 9. - С. 55 - 57.

Зубков В.Е. Обоснование геометрических параметров блокированного псевдоожиженного слоя как сепарирующей среды [Текст] / В.Е. Зубков // Технология машиностроения. - 2009. - № 8. - С. 37 - 39.

Зубков В.Е. Сепарация корнеклубнеплодов и примесей в наклонном блокированном псевдоожиженном слое [Текст] / В.Е. Зубков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 11. - С. 7 - 9.

Зубков В.Е. Совершенствование системы подачи картофельного вороха в пневмомеханический сепаратор [Текст] / В.Е. Зубков // Международный сельскохозяйственный журнал. - 2009. - № 5. - С. 61 - 64.

Зубков В.Е. Технологические аспекты сепарации корнеклубнеплодов и примесей в блокированном псевдоожиженном слое [Текст] / В.Е. Зубков // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2009. - № 12. - С. 137 - 141.

Зубков В.Е. Технологические основы сепарации клубней картофеля и почвенных комков фрикционным сепарирующим устройством нового типа [Текст] / В.Е. Зубков // Нива Поволжья. - 2009. - № 2 (11). - С. 32 - 36.

Зубков В.Е. Эффективная плотность блокированного псевдоожиженного слоя как сепарирующей системы [Текст] / В.Е. Зубков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 10. - С. 2 - 4.

А.с. 677708. СССР, МКИ Аold 33/08. Устройство для отделения клубней картофеля от комков почвы и камней [Текст] / В.Е. Зубков (СССР). - № 2594760/30-15 ; заявл. 27.03.78 ; опубл. 05.08.79, Бюл. № 29. - 3 с.

А. с. 880312. СССР, МКИ Аold 33/08. Отделитель корнеклубнеплодов от комков почвы и камней [Текст] / В.Е. Зубков, А.С. Алексеев, В.С. Денисов и др. (СССР). - № 2829887/30-15 ; заявл. 12.10.79 ; опубл. 15.11.81, Бюл. № 42. - 3 с.

А. с. 904550. СССР, МКИ Аold 33/08. Устройство для отделения корнеклубнеплодов от комков почвы и камней [Текст] / В.Е. Зубков, А.С. Алексеев, В.С. Денисов и др. (СССР). - № 2976762/30-15 ; заявл. 02.09.80 ; опубл. 15.02.82, Бюл. № 6. - 2 с.

А. с. 919624. СССР, МКИ Аold 33/08. Устройство для отделения корнеклубнеплодов от комков почвы и камней [Текст] / В.Е. Зубков, А.С. Алексеев, В.С. Денисов и др. (СССР). - № 2829886/30-15 ; заявл. 12.10.79 ; опубл. 15.04.82, Бюл. № 14. - 2 с.

А. с. 1045845. СССР, МКИ Аold 33/08. Устройство для отделения корнеклубнеплодов от комков и камней [Текст] / В.Е. Зубков, А.С. Алексеев, В.С. Денисов и др. (СССР). - № 3456389/30-15 ; заявл. 30.04.82 ; опубл. 07.10.83, Бюл. № 37. - 3 с.

А. с. 1017205. СССР, МКИ Аold 33/08. Пневмомеханический отделитель корнеклубнеплодов от комков почвы и камней [Текст] / В.Е. Зубков, А.С. Алексеев, В.С. Денисов и др. (СССР). - № 3419537/30-15 ; заявл. 07.04.82 ; опубл. 15.05.83, Бюл. № 18. - 2 с.

А.с. 1072838. СССР, МКИ Аold 33/08. Машина для отделения корнеклубнеплодов от комков почвы и камней [Текст] / В.Е. Зубков, А.С. Алексеев, В.С. Денисов (СССР). - № 3319945/30-15 ; заявл. 01.07.81 ; опубл. 15.02.84, Бюл. № 6. - 3 с.

А.с. 1457841. СССР, МКИ Аold 33/08. Устройство для отделения корнеклубнеплодов от комков почвы и камней [Текст] / В.Е. Зубков, П.М. Каданцев, В.В. Скотаренко и др. (СССР). - № 4229649/30-15 ; заявл. 11.03.87 ; опубл. 15.02.89, Бюл. № 6. - 3 с.

А. с. 673227. СССР, МКИ Аold 33/08. Устройство для отделения клубней картофеля от комков почвы и камней [Текст] / В.Е. Зубков, Ю.И Зиновьев (СССР). - № 2572507/30-15 ; заявл. 24.01.78 ; опубл. 15.07.79, Бюл. № 26. - 2 с.

А. с. 1517820. СССР, МКИ Аold 33/08. Устройство для отделения корнеклубнеплодов от камней и комков почвы [Текст] / В.Е. Зубков. - № 4381606/30-15 ; заявл. 23.02.88 ; опубл. 30.10.89, Бюл. № 40. - 2 с.

А. с. 764163. СССР, МКИ Аold 33/08. Устройство для отделения корнеклубнеплодов от комков почвы и камней [Текст] / В.Е. Зубков (СССР). - № 2749066/30-15 ; заявл. 09.04.79 ; без права публикации.

Пат. 4412 Україна. Пристрій для відокремлення коренебульбоплодів від каменів та грудок ґрунту [Текст] / Зубков В.Є. - № 4381606 / 34 ; заявл. 27.12.94 ; опубл. 27.12.94, Бюл. № 6-1.

Зиновьев Ю.И. Научное обоснование механизированных процессов вторичной сепарации картофеля [Текст] : монография / Ю.И.Зиновьев, В.Е. Зубков. - Луганск : Лугань, 1997. - 176 с.

Зубков В.Е. Научное обоснование механизированных процессов предпосадочной и послеуборочной обработки картофеля [Текст] : монография / В.Е. Зубков. - Луганск : Лугань, 1997. - 128 с.

Зубков В.Е. Совершенствование процесса сепарации корнеклубнеплодов [Текст] : монография / В.Е. Зубков. - Луганск : Элтон-2, 2005. - 335с.

Зубков В.Е. Геометрическая структура и сила воздействия гирлянд в области погруженного в блокированный псевдоожиженный слой тела [Текст] / В.Е. Зубков // Сб. науч. тр. ЛСХИ (технические науки). - Луганск : ЛСХИ, 1998. - С. 102 - 109.

Зубков В.Е. Вопросы сепарации тел в стационарном блокированном псевдоожиженном слое [Текст] / В.Е. Зубков, В.П. Лавицкий // Зб. наук. пр. Луганського ДАУ. - Луганськ, 1999. - № 4. - С. 147 - 152.

Зубков В.Е. Исследование устройства для отделения клубней картофеля от почвенных комков и камней и обоснование его рабочих параметров [Текст] : отчет о НИР : № 16/79 / ВСХИ / В.Е. Зубков. - Ворошиловград, 1984. - 112 с.

Зубков В.Е. Исследование устройства для отделения клубней картофеля от почвенных комков и камней и обоснование его рабочих параметров [Текст] : отчет о НИР : № 16/84 / ВСХИ / В.Е. Зубков. - Ворошиловград, 1984. - 129 с.

Зубков В.Е. Линия для послеуборочной обработки лука-репки и лука-севка повышенной производительности: исследование пневматического сепаратора вороха лука от комков почвы и камней [Текст] : отчет о НИР : № 1/83 / ВСХИ / В.Е. Зубков. - Ворошиловград, 1984. - 99 с.

Зубков В.Е. Методика расчета параметров блокированного псевдоожиженного слоя при отделении в нем корнеклубнеплодов от комков и камней [Текст] / В.Е. Зубков ; Луганский национальный аграрный университет. - Луганск, 1996. - 7 с. Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 15.01.96, № 252-УК96.

Зубков В.Е. Обоснование параметров блокированного псевдоожиженного слоя с волнообразной гирляндой [Текст] / В.Е. Зубков, А.Н. Брюховецкий // Сб. науч. тр. ЛСХИ (технические науки). - Луганск : ЛСХИ, 1998. - С. 110 - 113.

Зубков В.Е. Обоснование параметров рабочих органов для предварительной сепарации при послеуборочной доработке картофеля [Текст] / В.Е. Зубков, А.Н. Брюховецкий // Зб. наук. пр. - Луганськ : ЛНАУ, 2001. - С. 171 - 176.

Зубков В.Е. Обоснование производительности пневмомеханического сепаратора корнеклубнеплодов [Текст] / В.Е. Зубков, А.В. Коваленко // Сб. науч. тр. ЛСХИ (технические науки). - Луганск : ЛСХИ, 1998. - С. 117 - 121.

Зубков В. Е. Обоснование элементов конструкции и определение эффективности работы пневмомеханического отделителя клубней картофеля от почвенный комков и камней [Текст] / В. Е. Зубков, В. С. Денисов // Вестник с.-х. науки. - 1984. - № 3. - С. 77 - 78.

Зубков В.Е. Определение аэродинамической составляющей эффективной плотности блокированного псевдоожиженного слоя, как главного фактора сепарации корнеклубнеплодов от комков почвы и камней [Текст] / В.Е. Зубков ; Луганский национальный аграрный университет. - Луганск, 1996. - 6 с. Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 15.01.96, № 253-УК96.

Зубков В.Е. Определение величины "технологического коридора" при разделении клубней картофеля и комков почвы в блокированном псевдоожиженном слое [Текст] / В.Е. Зубков, В.П. Лавицкий // Сб. науч. тр. (технические науки). - Луганск : ЛСХИ, 1998. - С. 122 - 125.

Зубков В.Е. Определение геометрических и кинематических параметров щеточного очистителя-отделителя корнеплодов [Текст] / В.Е. Зубков, В.В. Карпов // Зб. наук. пр. Луганського ДАУ. - Луганськ, 1999. - № 4. - С. 153 - 156.

Зубков В.Е. Определение силы сопротивления гирлянд при широтном перемещении тел в псевдослое [Текст] / В.Е. Зубков, В.П. Лавицкий // Зб. наук. пр. ЛНАУ. - Луганськ: ЛНАУ, 2001. - С. 166 - 170.

Зубков В.Е. Оценка эффективности работы щеточного отделителя-очистителя по результатам двухстадийных экспресс-опытов [Текст] / В.Е. Зубков, В.В. Карпов // Зб. наук. пр. - Луганськ : ЛНАУ, 2001. - С. 177 - 179.

Зубков В.Е. Предварительное обоснование основных параметров щеточного отделителя корнеплодов от примесей [Текст] / В.Е. Зубков, В.В. Карпов // Зб. наук. пр. - Луганськ : ЛНАУ, 2000. - С. 156 - 160.

Зубков В.Е. Разработка пневматического отделителя корнеклубнеплодов от примесей [Текст] : отчет о НИР : № 15/85 / ВСХИ / В.Е. Зубков. - Ворошиловград, 1985. - 128 с.

Зубков В.Е. Разработка универсального сепаратора корнеклубнеплодов от комков почвы и камней [Текст] / В.Е. Зубков // Науковий вісник НАУ: зб. наук. пр. - К., 1997. - № 9. - С. 204 - 209.

Зубков В.Е. Совершенствование механизированной технологии производства корнеклубнеплодов [Текст] : рекомендации / В.Е. Зубков, В.И. Сербин, Пэн Зилонг. - Луганск : Элтон-2, 2009. - 29 с.

Зубков В.Е. Обзор устройств для отделения корнеклубнеплодов от примесей в блокированном псевдоожиженном слое [Текст] / В.Е. Зубков, А.О. Тихомиров // Материалы отчетной научно-методической конференции сотрудников ЛСХИ, 1992. - 1с.

Зубков В.Е. Обзор устройств для очистки поверхности корнеклубнеплодов от примесей [Текст] / В.Е. Зубков, А.Н. Брюховецкий // Материалы отчетной научно-технической конференции сотрудников ЛСХИ, 1993. - 1 с.

Зубков В.Е. Определение средней скорости воздушного потока в блокированном псевдоожиженном слое с помощью электротермоанемометра [Текст] В.Е. Зубков, А.О. Тихомиров, В.Н. Демченко / Материалы отчетной научно-технической конференции сотрудников ЛСХИ, 1993. - 1 с.

Зубков В.Є. Розробка пристрою для відділення коренебульбоплодів від грудок землі та каміння в блокованому псевдозрідженому шарі [Текст] / В.Є. Зубков // Матеріали міжнародної науково-технічної конференції Інституту механізації та електрифікації сільського господарства. Глеваха 1996. - 1 с.

Размещено на Allbest.ru