Создание технологических машин для сепарирования и фракционирования зерновых культур

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в мировых масштабах обретает большое значение обеспечение повышения производительности машин и оборудования, используемого для переработки сельхозяйствснной продукции, снижения энергопотребления, улучшения качества и обеспечения безопасности производимой продукции. С момента обретения республикой независимости в целях обеспечения потребности населения в зерне сегодня по сравнению с 1991 годом выращивается в 10 раз больше зерна (в 2015 году более 8 млн. тонн), в 5 раз больше бобовых (фасоль, маш, зеленый горошек, местный горох, соя и др.). Создание металле и энергосберегающих, компактных, выполняющих несколько технологических процессов машин новой серии, необходимых для очистки от различных органических, минеральных и крупных примесей, а также фракционировании выращенных зерновых культур по массе с учетом их особенностей является одним их важных проблем отрасли. Разработка математической модели и методик расчета движения зерна в камере машины для сепарирования и фракционирования по массе позволяет определить кинематические и конструктивные параметры основных рабочих органов. Составление уравнение движения зерна по наклонным перфорированным полкам и нижней наклонной встряхивающей полке для очистки от легких и крупных примесей и определение на этот основе конструктивных параметров наклонных перфорированных и нижней встряхивающей полок является основой формализации движения зерновой смеси по поверхности полок самотеком одним слоем при одновременном обеспечении очистки от прилипнувших органических и минеральных примесей и оболочки зерна. Математическое моделирование открывает новые направления для определения диаметра отверстий верхних и нижних встряхивающих полок, геометрических параметров аспирационного канала, скорости воздушного потока и всасывания легких примесей из состава зерновой смеси с поверхности перфорированных полок через аспирационные каналы, технологических процессов выделения в отдельную емкость крупных примесей и равномерной загрузки зерна в питающий валик камеры. Именно поэтому большое значение имеет создание, испытание и внедрение машины «Комбинированный сепаратор» для очистки от различных примесей, разделения на фракции по массе на основе изучения физикомеханических свойств местных сортов зерна в разрезе регионов. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в постановлениях Президента Республики Узбекистан № ПП-1072 “О программе мер по реализации важнейших проектов по модернизации, техническому и технологическому псрсвоору-жснию производства на 2009-2014 годы” от 12 марта 2009 года и № ПП-1633 “О мерах по дальнейшему совершенствованию организации управления и развитию пищевой промышленности Республики в 2012-2015годах” от 31 октября 2011 года, а также других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является создание технологической машины для сепарирования и фракционирования зерновых культур по массам и обоснование её технологических, кинематических и конструктивных параметров. Научная новизна исследования заключается следующем: в разрезе территорий определены физико-механические свойства местных сортов зерна; определены взаимосвязанные особенности параметров процессов сепарирования и фракционирования зерновых культур; создано уравнение движения зерна по поверхности питающего валика фракционной камеры с учетом сопротивления воздуха на поврсх-ность зерна по продольному разрезу; определены кинематические и технологические параметры комбинированного сепаратора с учетом физико-механических особенностей местных сортов зерна; создана технологическая машина-комбинированный сепаратор для очистки от различних примесей и фракционирования зерновых культур по массе с производительностью 7,5 т/ч, с габаритными размерами: - 1=4500 мм, h=2000 мм, Ь=500мм. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Разработана новая конструкция машины для сепарирования и фракционирования зерновых культур, в которой совмещены камеры сепарирования и фракционирования зерна, что позволяет повысить производительность машины и качество очистки зерновой смеси от различных примесей и обеспечивает фракционирование зерна по массе, исключая его травмирование, уменьшая материалоемкость и потребление электроэнергии, а также, даёт возможность занимать относительно малую производственную площадь. 2. Разработаны математические модели и методики расчета движения зерновой смеси в камерах машины для сепарации и фракционирования зерна по массе что позволяет определить величины кинематических и геометрических параметров основных рабочих органов машины. 3. На основании составленных уравнений движения зерна по поверхностям наклонных перфорированных полок и нижней встряхивающей полки для очистки зерна от легких и крупных примесей. Определены конструктивные параметры наклонных перфорированных полок и нижней встряхивающей полки 4. Установлены рациональные параметры наклонных перфорированных и нижней встряхивающей полки при производительности 7,5 т/ч: ширина наклонных полок - 500 мм; длина наклонной полки - 400 мм; угол наклона полки а = 23°; длина нижней наклонной полки - 430 мм, что обеспечивает возможность движения зерновой смеси по поверхностям полок самотеком с одним слоем, при этом обеспечивается отделение прилепившихся органических и минеральных примесей, а также оболочек зерна. 5. На основе математического моделирования и экспериментальных исследований установлены размеры перфораций для наклонной перфорированной полки - 4 мм, для нижней встряхивающей полки 7 мм, ширина воздуховодов аспирационного канала 20 мм, высота 1500 мм, скорость воздушного потока 7 м/с. Всё это обеспечивает всасывание легких примесей через перфораций и аспирационные каналы, отделение крупных примесей в отдельную емкость и равномерную загрузку зерна в камеру питающего валика. 6. На основе разработанных математического моделирования определены конструктивные параметры питающего валика в зависимости от технологических требований и производительности машины: диаметр - 350 мм, ширина - 500 мм и частота вращения 450 об/мин.; рациональное сочетание этих параметров обеспечивает плавный захват зерна и равномерно одинаковые начальные скорости его полета ( о = 6,28% ). 7. Составлены дифференциальные уравнения, позволяющие определять общую высоту h и длину L полета зерна, в зависимости от начальной скорости вылета зерна из питающего валика и, угла наклона направляющего лотка а, коэффициента сопротивления воздуха к, массы зерна т , а также от характеристик местных сортов зерна. Установлено, что при угле наклона направляющего лотка а = 45° в зависимости от массы зерна т, высота его полета h колеблется от 0,2 до 1 м, а длина полета зерна L колеблется от 1,5 до 4 м. Эти параметры позволяют разделять зерна на несколько фракций по массе, снизить его влажность от 2% до 3,7%, а также дают возможность полностью очистить зерна от различных примесей. 8. Изучены физико-механические свойства местных сортов зерна по регионам страны, что позволяет научно обосновать параметры вновь создаваемых машин для сепарирования и фракционирования зерна исключающих травмирование местных сортов зерна. 9. На основе полученных результатов исследований разработана, изготовлена и внедрена в производство новая конструкция машины для сепарирования и фракционирования зерновых культур с научно обоснованными параметрами. Внедрение разработка диссертаций в производство позволило повысить производительность машины, качество очистки и фракционирования зерна с экономическим эффектом 136000000 сум/год на одну машину.