Проектирование и исследование бункеров-дозаторов с оптимальными конструктивно-технологическими параметрами с учетом информационной оценки неоднородности физико-механических свойств семян хвойных пород

Годовой экономический эффект от использования машины с бункером-дозатором при обработке 1500 кг семенного сырья составляет 37,6 тыс.руб. Срок окупаемости новой машины 2,2 года.

Материалы исследований подтверждены патентами РФ № 2156557, 2187926, 2235450, 2167725.

Заключение

хвойный бункер дозатор

1. Вторичная очистка и сортирование являются важными и заключительными стадиями технологического процесса обработки семян. В настоящее время в лесном хозяйстве нет достаточно эффективного устройства для равномерной и дозированной подачи семенного материала на рабочий орган сортировальных установок, а также нет соответствующих исследований, связанных с обоснованием конструкции бункера-дозатора и его основных параметров.

2. Предложена и обоснована конструкция бункера-дозатора решетной установки, в которой щеточный питатель отделен от семенной массы специальной наклонной перегородкой, а в зоне выхода семенного материала из бункера установлена регулировочная гребенчатая заслонка. Новизна и оригинальность конструкции защищена патентом РФ № 2167725.

3. Получены аналитические зависимости для определения зазора между прутками; расстояния между центром вращения приводного вала и днищем бункера; числа «рабочих зон», в которые проникают щетки при проходах; угла установки гребенчатой заслонки и других конструктивных параметров. Установлено, что зазор между прутками заслонки необходимо принимать в пределах от 2,5…4 мм; расстояние между центром вращения приводного вала и днищем бункера - 65…70 мм; число «рабочих зон» - 18 и угол установки гребенчатой заслонки - 350.

4. Получены аналитические зависимости с компьютерной поддержкой для определения объема и массы очищаемого материала, захватываемого щеткой за один оборот, и для определения количества подаваемого семенного материала бункером-дозатором (производительности) в единицу времени. Установлено, что необходимую проектную производительность решетной установки, равную 2,5-10 кг/ч, можно обеспечить при частоте вращения вала питателя равной 25-45 мин-1 и угле поворота гребенок - 20-300.

5. Семена хвойных пород (сосна обыкновенная, ель обыкновенная, лиственница сибирская) образуют группу объектов ?, отличающиеся различием (неоднородностью) в физико-механических характеристиках, что оказывает влияние на параметры технологического процесса дозирования семян и конструктивно-технологические параметры бункера-дозатора.

6. Технологический процесс дозирования семян характеризуется неоднородностью неуправляемых входных переменных, вызванной различием физико-механических характеристик семян хвойных пород, а те, в свою очередь, условиями произрастания (почва, погодные условия и т.п.). Отсюда возникает необходимость оценки неоднородности как в группе, так и в подгруппе семян хвойных пород.

7. При планировании эксперимента необходимо уменьшить ошибку при математическом описании объектов управления с неоднородными характеристиками. Эти методы предусматривают применение 1) планов эксперимента, учитывающих неоднородность объектов управления и 2) декомпозиции математического описания объектов управления.

8. При получении математического описания технологического процесса дозирования необходимо для учета неоднородности и декомпозиции математического описания в управлении регрессии вводить либо обобщенный показатель неоднородности k, либо те конструктивные параметры, которые зависят от этого показателя.

9. Получена математическая модель для определения производительности бункера-дозатора, как объекта с неоднородными характеристиками, и для определения равномерности распределения семян на верхнем решете РУ. Установлено, что наибольшее влияние на производительность оказывает число щеток питателя, меньшее - частота вращения вала питателя, наименьшее - угол поворота гребенок в заслонке. Увеличение числа щеток и частоты вращения приводит к повышению производительности. Наиболее сильное влияние на равномерность подачи семян оказывает количество щеток, менее значительное - угол поворота гребенок в заслонке и наименьшее - частота вращения питателя.

10. Оптимальными конструктивно-технологическими параметрами бункера-дозатора РУ, обеспечивающими равномерную и дозированную подачу семян на верхнее решето РУ для производительностей 2,5; 5; 7,5 и 10 кг/ч, являются следующие величины, соответственно равные: число щеток в питателе 2; 2; 2 и 2 шт., частота вращения питателя 27,8; 25,3; 27,6 и 26,5 мин-1 и угол поворота гребенок в заслонке 26,3; 27,5; 33,7 и 20,2°.

11. Экспериментальными исследованиями подтверждены основные теоретические положения и определены основные технологические параметры бункера-дозатора для опытного образца РУ. Максимальному значению производительности бункера Q =10 кг/ч соответствует минимальное значение коэффициента вариации равномерности подачи = 13,65 %. Конструкция бункера-дозатора, установленная на РУ, прошла испытания в производственных условиях и показала положительные результаты. Материалы исследований переданы в ЦОКБ «Лесхозмаш», используются в учебном процессе ВГЛТА и в учебном процессе кафедры проектирования механизмов и подъемно-транспортных машин ВГТУ, внедрены в Бобровском опытном лесокомбинате и Семилукском лесхозе Воронежского комитета природных ресурсов. Годовой экономический эффект от использования одной машины с применением нового бункера-дозатора при обработке 1500 кг семенного сырья по сравнению с машиной МОС-1А составляет 37,6 тыс. руб., годовая экономия труда равна 150 чел.-ч., срок окупаемости новой машины 2,2 года.

12. Применение образца РУ для вторичной очистки и сортирования семян хвойных пород с новой конструкцией бункера-дозатора позволяет снизить на 36 % удельные капиталовложения, на 40 % прямые эксплуатационные затраты, на 45,5 % удельную трудоемкость, на 50 % энергозатраты и на 80 % удельную металлоемкость.

Литература

1. Кочегаров А.В. Теоретическое исследование процесса подачи очищаемого материала щеточным питателем: монография. Деп. в ВИНИТИ. Воронеж: ВГЛТА, 2001. № 1512-В 2001 от 26.06.01. 44 с.

2. Основы конструирования приборов и экспериментальных установок / А.В. Кочегаров, В.А. Муравьев, В.А. Нилов, Ю.Ф. Устинов, И.А. Фролов: учеб. пособие. Воронеж: ВГТУ, 2005. 161 с.

3. Кочегаров А.В Оптимизация конструкции и параметров бункера-дозатора решетной установки: монография; под ред. проф. Л.Т. Свиридова. Воронеж: ВГТУ, 2007. 116 с.

4. Кочегаров А.В. Методики исследования семян хвойных пород // Системный анализ и управление в биомедицинских системах: журнал практической и теоретической биологии и медицины. М., 2005. Т. 4. № 2. С. 251-253.

5. Кочегаров А.В. Методы анализа физико-механических свойств семян хвойных пород // Системный анализ и управление в биомедицинских системах: журнал практической и теоретической биологии и медицины. М., 2005. Т. 4. № 2. С. 254-255.

6. Кочегаров А.В. Оптимизация производительности бункера-дозатора решетной установки // Системы управления и информационные технологии: научно-технич. журнал. М., 2005. № 5(22). С. 90-91.

7. Кочегаров А.В. Разаработка и проектирование бункера-дозатора решетной установки // Системы управления и информационные технологии: науч.-техн. журнал. М., 2005. № 5(22). С. 92-94.

8. Кочегаров А.В. Разработка и проектирование бункера-дозатора решетной установки с оптимальными конструктивно-технологическими параметрами // Вестник Воронеж.гос.техн.ун-та: Сер. САПР и системы автоматизации производства, 2005. Т. 1. № 11. С. 40-45.

9. Кочегаров А.В. Оптимизация производительности бункера-дозатора решетной установки // Вестник Воронеж.гос.техн.ун-та: Сер. САПР и системы автоматизации производства. 2005. Т. 1. № 11. С. 71-73.

10. Кочегаров А.В., Фролов В.Н. Особенности управления биологическими объектами с неоднородными характеристиками // Системный анализ и управление в биомедицинских системах: журнал практической и теоретической биологии и медицины. М., 2006. Т. 5. № 1. С. 112-116.

11. Кочегаров А.В., Фролов В.Н. Информационная оценка неоднородности биологических объектов // Системный анализ и управление в биомедицинских системах: журнал практической и теоретической биологии и медицины. М., 2006. Т. 5. № 1 С. 117-121.

12. Кочегаров А.В., Фролов В.Н. Анализ методов управления биологическими объектами с неоднородными характеристиками // Наука - производству: науч.-техн. журнал. М., 2006. № 4(90). С. 18-22.

13. Кочегаров А.В., Фролов В.Н. Математическая оценка неоднородности биологических объектов с использованием элементов теории информации // Наука - производству: науч.-техн. журнал. М., 2006. № 4(90). С. 22-26.

14. Кочегаров А.В., Фролов В.Н. Выбор методов управления биологическими объектами с неоднородными характеристиками // Вестник Воронеж. гос. техн. ун-та: Сер. Проблемно-ориентированные системы управления. 2006. Т. 2. № 7. С. 6-10.

15. Кочегаров А.В., Фролов В.Н. Вероятностная оценка неоднородности биологических объектов // Вестник Воронеж. гос. техн. ун-та: Сер. Проблемно-ориентированные системы управления. 2006. Т. 2. № 7. С. 56-57.

16. Кочегаров А.В., Фролов В.Н. Алгоритмизация процесса оценки неоднородности биологических объектов // Системный анализ и управление в биомедицинских системах: журнал практической и теоретической биологии и медицины. М., 2006. Т. 5. № 4. С. 976-978.

17. Кочегаров А.В., Фролов В.Н. Управление биологическими объектами с неоднородными характеристиками // Системный анализ и управление в биомедицинских системах: журнал практической и теоретической биологии и медицины. М., 2006. Т. 5. № 4. С. 979-984.

18. Арутюнян С.С., Кочегаров А.В., Свиридов Л.Т. К обоснованию конструкции и параметров загрузочного бункера с питателем // Химико-лесной комплекс - научное и кадровое обеспечение. Проблемы и решения: Материалы науч.-практ. конф. Красноярск: СибГТУ, 2000. С. 104-106.

19. Выращивание посадочного материала сосны обыкновенной с использованием безрешетной технологии сортирования семян / А.Д. Голев, А.В. Кочегаров, Л.Т. Свиридов и др. // Интеграция: Материалы межвуз. науч.-практ. конф. Воронеж, 2000. С. 13-16.

20. Некоторые результаты процесса сортирования семян хвойных пород на решетной установке / С.С. Арутюнян, А.Д. Голев, А.В. Кочегаров и др. // Состояние и перспективы развития лесохозяйственного машиностроения: Материалы науч.-практ. конф. Пушкино, 2000. С. 35-38.

21. Голев А.Д., Кочегаров А.В., Свиридов Л.Т. К вопросу о коэффициентах трения семян хвойных пород по различным цилиндрам // Интеграция: Материалы науч.-практ. конф. Воронеж, 2000. № 5. С. 370-375.

22. К определению ряда конструктивных параметров шнеково-щеточного питателя / Д.К. Благонравов, А.В. Кочегаров, Л.Т. Свиридов, В.П Шацкий // межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГЛТА, 2000. № 5. С. 53-57.

23. Князев А.В., Кочегаров А.В. Определение осевой скорости движения частиц в многоступенчатых сепараторах // Природопользование. Ресурсы, техническое обеспечение: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГЛТА, 2000. С. 48-51.

24. Кочегаров А.В. О новой конструкции загрузочно-дозирующего устройства в машинах для вторичной очистки и калибрования семян // Сб. науч. тр. юбилейной конф. молодых ученых, посвященной 70- летию ВГЛТА. Воронеж: ВГЛТА, 2000. Т.2. С. 36-40.

25. К обоснованию некоторых параметров питателя решетной установки для очистки и сортирования семян / С.С. Арутюнян, В.С. Быков, А.В. Кочегаров, Л.Т. Свиридов // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем: сб. науч. тр. Воронеж: ВГЛТА, 2000. С. 14-17.

26. Арутюнян С.С., Кочегаров А.В., Свиридов Л.Т. Некоторые результаты процесса сортирования семян хвойных пород на решетной установке // Состояние и перспективы механизации лесохозяйственного машиностроения в условиях рыночных отношений: Материалы науч.-практ. конф. Пушкино, 2000. С. 35-38.

27. Кочегаров А.В. К определению объема подаваемых семян щеточным питателем решетной установки // Материалы междунар. конф. Петрозаводск: ПетрГУ, 2001. С. 72-74.

28. Кочегаров А.В. Обоснование некоторых конструктивных параметров питателя-дозатора // Материалы междунар. науч.-практ. конф., посвященной 100-летию со дня рождения В.Е Печенкина. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2001. С. 51-52.

29. Кочегаров А.В., Свиридов Л.Т. Экспериментальные исследования двух вариантов бункеров с питателями для решетной установки / Сб. статей по материалам конф. - Красноярск, 2001. Т.1.- С. 188-192.

30. Быков В.С., Кочегаров А.В., Свиридов Л.Т. Динамика процесса подачи семян в бункерах лесных сортировальных устройств // Вестник Воронежской государственной лесотехнической академии. Воронеж: ВГЛТА, 2002. С. 156-165.

31. Быков В.С., Кочегаров А.В., Свиридов Л.Т. К расчету производительности питателя загрузочного устройства решетной установки для сортирования семян // Лесное хозяйство Поволжья: межвуз. сб. науч. тр. Саратов, 2002. С.536-545.

32. Кочегаров А.В., Свиридов Л.Т. Экспериментальное исследование дозирующих устройств для сортировальных решетных установок // межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГЛТА, 2002. С. 191-196.

33. Гомзяков Н.Д., Кочегаров А.В., Свиридов Л.Т. Усовершенствованная конструкция малогабаритной семяочистительной машины // Сб. материалов по итогам науч.-исслед. работы молодых ученых. Воронеж: ВГЛТА, 2002. С. 211-214.

34. Кочегаров А.В. Оптимальные конструктивно-технологические параметры бункера-дозатора сортировальных устройств // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГЛТА, 2002. Вып. 8. Ч. 1. С. 292-298.

35. Кочегаров А.В. Анализ результатов экспериментальных исследований бункера-дозатора решетной установки // Лесной и химический комплексы, проблемы и решения: материалы всерос. науч.-практ. конф. Красноярск, 2003. С. 73-80.

36. Кочегаров А.В. Определение основных параметров технологического процесса подачи семян бункером-дозатором // сб. науч. тр. Саратов: СГАУ, 2002. Вып. 6. С. 37-44.

37. Кочегаров А.В. Совершенствование конструкций бункерно-дозирующих устройств лесных семяочистительных машин // Лес в жизни Восточных славян. От Киевской Руси до наших дней: сб. науч. тр. Минск: ИЛНАМБ, 2003. С. 38-40.

38. Кочегаров А.В. Подающие и дозирующие устройства лесных машин: монография. Деп. рукописи в ВИНИТИ. Воронеж: ВГЛТА, 2003. № 483. 22 с.

39. Кочегаров А.В. Загрузочные подающие устройства лесных машин // материалы Всерос. науч.-практ. конф. с международным участием. Воронеж: ВГУ, 2004. С. 36-38.

40. Кочегаров А.В. Процесс истечения сыпучих материалов из бункеров // сб. материалов по итогам науч.-исследовательских работ молодых ученых. Воронеж: ВГЛТА, 2004. С. 150-153.

41. Кочегаров А.В. Совершенствование конструкций бункерно-дозирующих устройств семяочистительных машин // Сб. материалов по итогам науч.-исследовательских работ молодых ученых. Воронеж: ВГЛТА, 2004. С. 153-155.

42. Кочегаров А.В. Результаты исследования производительности бункера-дозатора решетной установки // материалы междунар. науч.-практ. конф. Воронеж: ВГЛТА, 2005. Т. 2. С. 75-78.

43. Кочегаров А.В. Исследования процесса подачи лесных семян бункером-дозатором решетной установки // Проблемы и перспективы лесного комплекса: материалы межвуз. науч.-практ. конф. Воронеж, 2005. С. 50-57.

44. Кочегаров А.В. Анализ физико-механических свойств семян хвойных пород // Интеллектуальные информационные системы: труды всерос. конф. Воронеж, 2005. С. 25-26.

45. Кочегаров А.В. Методика оценки физико-механических свойств семян сосны обыкновенной // Интеллектуальные информационные системы: труды всерос. конф. Воронеж, 2005. С. 42-44.

46. Кочегаров А.В., Фролов В.Н. Методы оценки характеристик неоднородности биологических объектов // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: труды всерос. конф. Воронеж, 2006. С. 170-173.

47. Кочегаров А.В., Фролов В.Н. Анализ особенностей управления биологическими объектами с неоднородными характеристиками // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: труды всерос. конф. Воронеж, 2006. С. 202-204.

48. Кочегаров А.В., Фролов В.Н. Оценка степени неоднородности при идентификации биологических объектов.

49. Кочегаров А.В., Фролов В.Н. Информационная оценка неоднородности биологических объектов // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: труды всерос. конф. Воронеж, 2007. С. 239-241.

Размещено на Allbest.ru