Обґрунтування параметрів пневмоімпульсної машини для сепарації насіння за густиною - Автореферат

Врожайність зернових культур в багатьох випадках обумовлена технологіями їх посіву, реалізація яких суттєво залежить, як від якості виконання робіт, так і від якості посівного матеріалу. Якщо проаналізувати біологічні та фізико-механічні властивості насінини, то густина є одним з пріоритетних показників за яким доцільно проводити сепарацію. На сьогодні запропоновано багато технічних рішень устаткування для сепарації насіння за фізико-механічними властивостями, які корелюють з густиною. На основі аналізу стану механізації процесу сепарації насіння за густиною сформульована наступна мета роботи: підвищення ефективності та продуктивності процесу сепарації насіння за густиною в стані псевдозрідженя, при зниженні енергоємності за рахунок використання пульсуючого потоку повітря. На основі результатів досліджень створено пневмоімпульсну машину, яка забезпечує сепарацію насіння за густиною під впливом пульсуючого потоку повітря, що призводить до псевдозрідженя шару зерна і розділення його на три фракції (з низьким, середнім та великим значенням густини насіння).Аналіз конструкцій машин для сепарації за густиною показав, що найбільш пріоритетним напрямком щодо покращення якісних показників роботи є розділення в стані псевдозрідженя шару насіння з використанням пульсуючого потоку повітря. В другому розділі “Теоретичні дослідження пневмоімпульсної сепарації насіння за густиною” проведені наступні дослідження стосовно визначення: частоти пульсації повітряного потоку; опору пульсатора; швидкості фільтрації в залежності від фізико-механічних властивостей шару насіння і параметрів машини; розроблено детерміновану математичну модель руху часток під час процесу сепарації; розглянуто пневмоімпульсну сепарацію насіння за густиною, як випадковий марківський процес і розроблено відповідну стохастичну математичну модель. Для уточнення значення швидкості фільтрації в залежності від параметрів машини (тиск в каналі, частота пульсації, параметри пульсатора) отримано формулу: , (3) де кт - коефіцієнт тертя повітря в каналі; Рв - тиск в каналі, КПА; З отриманої формули (3) видно, що на процес псевдозрідженя шару суттєво впливають такі параметри, як ширина та довжина каналу, розміри пульсатора, частота пульсації повітряного потоку, тиск в каналі та опори (шару насіння, пульсатора та перегородки). Залежності (6) дозволяють визначити шлях L який проходить частка за певний проміжок часу та найбільшу допустиму висоту шару h насіння в залежності від його параметрів (значення густини часток) та технологічних параметрів (тиск в каналі, частота пульсації).Довжина заслінки пульсатора Dп істотно впливає як на продуктивність (Q), так і на технологічний ефект сепарації (TEC) наступним чином: зменшення призводить до збільшення Q і погіршення ТЕС. Детермінована математична модель руху важкої частки в псевдозрідженому шарі, який пронизує пульсуючий потік повітря, дозволяє врахувати взаємозвязок властивостей матеріалу (опір та порозность шару, швидкість фільтрації повітря) та окремої частки (густина) з параметрами машини (поперечний перетин, тиск повітря в каналі, опір пульсатора та перегородки) і теоретично визначити час опускання цієї частки (t=5-6 c), а також наступні параметри: довжину каналу (L=0,5-1,2 м); частоту пульсації повітряного потоку (?п=8,37-15,56 с-1) та максимально допустиму висоту шару насіння (h0=0,08-0,12 м). Для визначення опору пульсатора, швидкості фільтрації та частоти пульсації повітряного потоку отримано аналітичні формули, які враховують взаємозвязок між параметрами псевдозрідженого шару (критична швидкість псевдозрідження, порозність та початкова висота шару, густина найважчих часток) насіння та пневмоімпульсної машини (висота, ширина, довжина каналу; розміри пульсатора). Встановлено значний вплив наступних параметрів: тиску повітря в каналі Рв; початкової висоти шару насіння h0; частоти пульсації повітряного потоку ?п; довжини каналу L; кута нахилу каналу ?; коефіцієнта встановлення дільників кд; коефіцієнта асиметрії епюр тиску в повздовжньому перетині каналу Sk. Експериментально встановлено область раціональних значень параметрів пневмоімпульсної машини, при яких спостерігається підвищення якісних показників роботи (технологічний ефект сепарації до значення ТЕС=89-94% та продуктивності - до Q=1,6-1,9 кг/с): тиск повітряного потоку в каналі Рв=(1,3-1,4) КПА; частота пульсації повітряного потоку wп=(10,47-12,56) с-1; довжина каналу L=0,6 м; довжина сітки для виходу повітря Lc=0,5•L=0,3 м; коефіцієнт встановлення дільників кд=1,2; початкова висота шару насіння h0=(0,1-0,12) м; кут нахилу каналу ?=20; довжина лопаті пульсатора Dп=0,145 м.

2. Основний зміст роботи