Аналіз конструкцій сепараторів картопляного вороху. Дослідження процесу сепарації картопляного вороху та обґрунтування параметрів і режимів роботи стрічкового сепаратора. Перевірка на адекватність математичної моделі сепарації картопляного вороху.
Аннотация к работе
Тому виникла потреба у розробці такого сепаруючого пристрою, який би дав змогу змінювати ступінь впливу на картопляний ворох залежно від конкретних умов збирання картоплі, забезпечуючи при цьому високий ступінь сепарації ґрунту та низький ступінь пошкоджень бульб. Наукові дослідження були скеровані на вирішення науково-технічної проблеми із розробки та впровадження машин для збирання картоплі у рамках цільової комплексної програми “Національна програма розробки і виробництва технологічних комплексів машин і обладнання сільського господарства, харчової та переробної промисловості”, затвердженої Кабінетом Міністрів України 7 березня 1996 року, і складовою науково-дослідної роботи на 2005-2006 рр. (номер державної реєстрації 0105U008290). Проаналізувати конструкції та способи здійснення робочих впливів на картопляний ворох наявними сепараторами та окреслити напрями підвищення ефективності їх роботи; На основі розкриття явищ перемішування вороху, руйнування грудок, просіювання дрібної фракції ґрунту та пошкодження бульб, які здійснюються завдяки взаємодії стрічок сепаратора з картопляним ворохом, розробити математичну модель процесу його сепарації; Обґрунтувати критерій оцінки та дослідити процес сепарації, а також оптимізувати головні параметри і режими роботи сепаратора;На основі відомих теоретичних та експериментальних досліджень проаналізовано механіко-технологічні властивості картопляного вороху і закономірності процесу сепарації. Процес сепарації картопляного вороху складається з елементарних операцій перемішування вороху, руйнування грудок ґрунту, просіювання прохідної фракції ґрунту та пошкодження бульб, які здійснюються завдяки взаємодії стрічок сепаратора з картопляним ворохом. Для оптимізації параметрів і режимів роботи стрічкового сепаратора розроблено методику, яка розкриває причинно-наслідкові звязки між параметрами і режимами роботи машини та параметрами і якісними характеристиками процесу сепарації, а також враховує протилежні тенденції зміни показників якості сепарації - ступеня сепарації ґрунту та ступеня пошкодження бульб. На основі дослідження механічної взаємодії стрічок сепаратора з картопляним ворохом встановлено, що для забезпечення його роботоздатності ширина стрічок сепаратора повинна бути рівною bct = 0,08 м при куті нахилу сепаратора a = 24о та куті встановлення скребків b = 45о. Потужність на привод сепаратора визначали як суму потужностей на прискорення вороху під час поступання його на сепаратор, підіймання матеріалу внаслідок похилого положення робочої поверхні сепаратора, деформування та перемішування картопляного вороху, холостий хід сепаратора: , (10) де Nc - потужність на привод сепаратора, Вт; Q - секундна подача вороху на сепаратор, кг/с; Vел, Vcx - відповідно швидкість руху робочої поверхні сепаратора та швидкість сходу вороху з лемеша, м/с; L - довжина сепаратора, м; зх - ступінь сепарації ґрунту на віддалі x від початку сепарації; б - кут нахилу робочої поверхні сепаратора до горизонту; кр - питомий опір деформації картопляного вороху, Н/м2; Nxx - потужність холостого ходу сепаратора, Вт; зм-механічний коефіцієнт корисної дії приводу сепаратора.Розкриття явища сепарації трьохкомпонентного картопляного вороху дало змогу обґрунтувати математичну модель відповідного процесу сепарації (2)-(7), яка враховує випадковий характер елементарних операцій перемішування вороху, руйнування грудок, просіювання дрібної фракції ґрунту, а також пошкодження бульб і уможливлює його аналітичне дослідження. Експериментальне визначення емпіричних коефіцієнтів, що характеризують елементарні операції перемішування вороху, руйнування грудок ґрунту, просіювання дрібної фракції ґрунту та пошкодження бульб, уможливило аналітичне обґрунтування параметрів і режимів роботи стрічкового сепаратора, співставлення результатів теоретичних досліджень та експерименту, а також перевірку адекватності математичної моделі. Дослідження механічної взаємодії стрічки сепаратора з картопляним ворохом дало змогу обґрунтувати раціональні значення таких параметрів стрічкового сепаратора: ширина стрічки - 80 мм, інтервал розташування стрічок - 105 мм, кут встановлення сепаратора - 24о, кут встановлення скребків - 45о. На основі компромісного критерію (9) встановлено оптимальні параметри процесу сепарації: час сепарації T » 0,934 с, коефіцієнт інтенсифікації сепарації K » 1,72, початкова товщина шару вороху на сепараторі H » 0,092 м. Використання розробленого алгоритму визначення раціональних параметрів та режимів роботи сепаратора на основі отриманих оптимальних значень параметрів процесу сепарації дало змогу обґрунтувати раціональне значення довжини сепаруючої поверхні L = 1,56 м, ширини сепаратора Вел = 0,55 м, швидкості руху стрічок Vел = 1,67 м/с та подачі вороху на сепаратор Q = 96,7 кг/с.