Підвищення ефективності технологічного процесу вторинної сепарації картоплі - Автореферат

Для досягнення мети в роботі поставлено такі задачі: - провести аналіз існуючих способів та пристроїв для відділення домішок картопляного вороху при вторинній сепарації, розробити класифікацію даних способів та пристроїв і обґрунтувати перспективну конструктивно-технологічну схему технічного засобу для виконання вказаного технологічного процесу; Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці конструкції і обґрунтуванні параметрів сепаратора, який дозволяє зменшити затрати ручної праці при вторинній сепарації картопляного вороху, а також - у розробці методики інженерного розрахунку даного пристрою. У дослідженнях за темою дисертації здобувачем самостійно одержані такі результати: проведено аналіз існуючих способів та технічних засобів вторинної сепарації картопляного вороху, розроблено їх класифікацію, встановлено перспективні напрямки підвищення ефективності даного технологічного процесу; теоретично досліджено процес сепарації з метою отримання аналітичних залежностей для розрахунку конструктивно-технологічних та енергетичних параметрів пневмофрикційного сепаратора картопляного вороху; визначено механіко-технологічні властивості компонентів картопляного вороху та їх характерні відмінності; експериментально вивчено робочий процес сепарації на робочих органах першого та другого ступенів сепаратора і отримано їх раціональні конструктивно-режимні параметри, основні з яких оптимізовано; запропоновано методику інженерного розрахунку пневмофрикційного сепаратора картопляного вороху й оцінено техніко-економічну ефективність його використання; розроблено рекомендації щодо використання даного сепаратора. У першому розділі “Сучасний стан механізації технологічного процесу сепарації картоплі при післязбиральній доробці” доведено необхідність виконання післязбиральної доробки картоплі та створення вітчизняного сепаратора домішок картопляного вороху, виконано аналіз існуючих технологій післязбиральної доробки даної культури та способів, засобів і робочих органів для вторинної сепарації картопляного вороху, запропоновано найбільш повну їх класифікацію та вказано причини обмеженості застосування. При подальших теоретичних дослідженнях робочого процесу пневмофрикційного сепаратора визначено, що пропускна здатність або продуктивність першого ступеня сепарації даного технічного пристрою W1 залежить від конструктивно-кінематичних параметрів пруткового конуса та визначається за формулою: , кг/с, (3) де R - радіус конуса у верхній частині, м; R1 - радіус конуса в зоні розосередження компонентів, м; H - відстань по вертикалі між верхніми та нижніми кінцями прутків, м; J - лінійна швидкість конічної пруткової поверхні, м/с, ? - насипна щільність картопляного вороху, кг/м3; ?? - коефіцієнт заповнення пруткового конуса; l - показник засміченості вихідного матеріалу (домішки - бульби).Механіче відділення гнилі, міцних земляних грудок і каміння від кондиційних бульб картоплі при післязбиральній доробці до цього часу не вирішено технічно та не виконується повністю, що знижує ефективність застосування сепаруючих пристроїв з механічними робочими органами. Аналіз існуючих способів, пристроїв та робочих органів для вторинної сепарації картоплі разом з використанням теорії ймовірності розподілу сипного середовища та методів системного аналізу дали змогу обґрунтувати і створити конструктивно-технологічну схему двоступеневого пневмофрикційного сепаратора картопляного вороху . Виконані аналітико-теоретичні дослідження дозволили теоретично обґрунтувати робочий процес двоступеневого пневмофрикційного сепаратора, створити математичні моделі руху (8), (12) компонентів картопляного вороху по робочих поверхнях сепаратора та встановити математичні залежності для визначення конструктивно-режимних параметрів сепаратора (2), (3), (5), (11), (13-15), (18), (19).

1. Механіче відділення гнилі, міцних земляних грудок і каміння від кондиційних бульб картоплі при післязбиральній доробці до цього часу не вирішено технічно та не виконується повністю, що знижує ефективність застосування сепаруючих пристроїв з механічними робочими органами.

2. Аналіз існуючих способів, пристроїв та робочих органів для вторинної сепарації картоплі разом з використанням теорії ймовірності розподілу сипного середовища та методів системного аналізу дали змогу обґрунтувати і створити конструктивно-технологічну схему двоступеневого пневмофрикційного сепаратора картопляного вороху .

3. Виконані аналітико-теоретичні дослідження дозволили теоретично обґрунтувати робочий процес двоступеневого пневмофрикційного сепаратора, створити математичні моделі руху (8), (12) компонентів картопляного вороху по робочих поверхнях сепаратора та встановити математичні залежності для визначення конструктивно-режимних параметрів сепаратора (2), (3), (5), (11), (13-15), (18), (19).

4. Експериментальні дослідження технологічного процесу сепарації картопляного вороху підтвердили аналітико-теоретичні передумови, з розбіжністю значень у середньому 11% та дозволили: - визначити необхідні механіко-технологічні характеристики компонентів картопляного вороху;

- оптимізувати основні конструктивно-режимні параметри першого та другого ступенів сепаратора за допомогою методів планування багатофакторного експерименту;

- встановити ефективність роботи першого (e1=88,26%) та другого (e2=83 %) ступенів сепаратора;

- знайти експериментальну продуктивність двоступеневого пневмофрикційного сепаратора (W=4 т/год) та споживану потужність (N=5 КВТ).

5. Лабораторні випробування першого та другого ступенів сепаратора картопляного вороху довели можливість виконання безперервного технологічного процесу завдяки якісному розосередженню компонентів вороху, практично повну відсутність пошкоджень бульб, працездатність робочих органів та простоту в обслуговуванні. Енергоємність сепаратора - 1,25 КВТ·год/т.

6. Розрахунок показників техніко-економічної ефективності розробленого пневмофрикційного сепаратора для розділення компонентів картопляного вороху показав, що затрати живої праці знижуються на 85%; річний економічний ефект у споживача від використання одного пневмофрикційного сепаратора складає 1764,9 грн.

7. Розроблені рекомендації щодо використання пневмофрикційного сепаратора та методика його інженерного розрахунку підтверджують можливість широкого і ефективного застосування даної машини в картоплярських господарствах, на овочевих базах, середніх і малих фермерських господарствах України. Дані розробки можуть бути корисними проектно-конструкторським та науково-дослідницьким організаціям, які працюють над розробкою подібного типу машин і установок.

1. Зубков В.Е., Брюховецкий А.Н. Обоснование параметров блокированного псевдоожиженного слоя с волнообразной гирляндой // Збірник наукових праць Луганського сільськогосподарського інституту. Технічні науки №2(4). - Луганськ: Видавництво ЛСГІ, 1998. - С.110-113 (частка здобувача 50%).

2. Сепаратор коренебульбоплодів від домішок. Патент України на винахід 24182 А01D33/08./ Зубков В.Є., Коваленко О.В., Брюховецький А.М., Лавицький В.П.; Заявлено 09.06.97; Опубл.07.07.98 (частка здобувача 25%).

3. Зубков В.Е., Брюховецкий А.Н. Исследование фрикционных свойств блокированного псевдоожиженного слоя // Збірник наукових праць Луганського сільськогосподарського інституту. Технічні науки №4(10). - Луганськ: Видавництво ЛДАУ, 1999. - С.125-127 (частка здобувача 50%).

4. Зубков В.Е., Брюховецкий А.Н. Обоснование параметров робочих органов для предварительной сепарации при послеуборочной доработке картофеля // Збірник наукових праць Луганського державного аграрного університету. Технічні науки №10(22). - Луганськ: Видавництво ЛДАУ, 2001. - С.171-176 (частка здобувача 85%).

5. Брюховецкий А.Н. Теоретическое исследование движения тела, форма которого аппроксимируется эллипсоидом по конической вращающейся поверхности // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Технічні науки №31(43). - Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2003. - С.78 - 82 .

6. Брюховецкий А.Н. Теоретическое исследование динамического состояния компонентов картофельного вороха на внутренней поверхности первой ступени сепарации пневмофрикционного отделителя примесей // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства. Вип. 23. - Харків, 2004. - С.96 - 100.

7. Брюховецкий А. Н. Применение метода планирования эксперимента для исследования пруткового конического сепаратора картофельного вороха // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Технічні науки №31(43). - Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2004. - С.45 - 49.

8. Брюховецкий А.Н., Вольвак С.Ф. Классификация способов, технических средств и рабочих органов для вторичной сепарации картофеля // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. Вип.23. - Мелітополь: ТДАТА, 2004. - С.91 - 96 (частка здобувача 85%).

Размещено на .ru