CC BY
10жидкости остается постоянным, т.к. образовавшиеся на участке А-А кавитационные пузырьки в силу своей инертности начинают схлопываться за пределами границ участка В-В. Р0=РБ=const.
Участок С - С:
В этой зоне мы вводим в моющую жидкость углекислоту при температуре - 700 С, которая поступает внутрь корпуса устройства 1 через трубку 3. В центрах кристаллизации происходит образование гранул углекислоты (твердых ледяных частиц) [2]. Для того, чтобы определить процент образования гранул углекислоты, была получена формула 2.
рассмотрена Релеем, который использовал предложенную Безантом и Куком постановку задачи о заполнении пустой сферической полости радиуса R MAX в безграничной жидкости. В ходе математических преобразований было получено следующее выражение (3):
(Z)
где dТ- диаметр трубки;
£ - коэффициент сопротивления в трубке;
W1 - объем углекислоты, м3 ;
W2 - объем жидкости , м3 ;
dL - элементарная длина трубки;
С - коэффициент пропорциональности, м3/с2; Уп - скорость движения льдоструйного потока. Как видно из формулы (2), на процесс очистки влияет радиус ледяных частиц и насыщенность ими моющей жидкости.
Участок D - D:
Эта зона характерна началом схлопывания пузырьков, т.к. это обеспечивает резкое увеличение скорости гранулы. Нам необходимо узнать минимальное расстояние от конца насадка до схло-пывания пузырьков для того, чтобы эффект от их схлопывания был наибольшим. Для этого рассмотрим задачу о динамике пузырька. Задача о динамике отдельно взятого пузырька впервые была
УДК 631.356
Д.Н. Бышов, канд. техн. наук, Рязанский ГАТУ С.Н. Борычев, д-р техн. наук, профессор, Рязанский ГАТУ
И.А. Успенский, д-р техн. наук, профессор, Рязанский ГАТУ
Р.В. Безносюк, аспирант, Рязанский ГАТУ Г.К. Рембалович, канд. техн. наук, доцент, Рязанский ГАТУ
ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ ВТОРИЧНОМ СЕПАРАЦИИ: РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ В КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИНАХ
где SMIN - минимальное расстояние схлопыва-ния пузырьков;
УП - скорость потока моющей жидкости;
Р - давление на границе раздела жидкость -полость;
р 0 - плотность невозмущенной жидкости;
Г™ - гамма-функция Эммера;
- радиус пустой сферической полости.
Выражения (1), (2), (3) в полной мере описывают процесс образования лёдно-кавитационной струи, и позволяют определить оптимальные параметры разработанного устройства, влияющие на качество процесса очистки двигателей сельскохозяйственных машин от загрязнений.
Библиографический список
1. Федоткин, И.М. Использование кавитации в технологических процессах.- Киев, 1984. - С. 102 - 115.
2. Тельнов Н.Ф. Технология очистки сельскохозяйственных машин. - М.: Колос., 1983. - С. 15 - 17..
3. Тельнов Н.Ф. Очистка поверхностей струей гранулированной кислоты// Тельнов Н.Ф., Ермак Ю.Г.. - М.: Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1981, № 7. - С.12-14.
Современные импортные картофелеуборочные комбайны разработаны для эксплуатации в условиях Западной и Центральной Европы, где
почвы и климат существенно отличаются от российских. Основное отличие условий уборки в России - сжатые сроки проведения работ, что связа-
© Безносюк Р. В., Бышов Д. Н., Успенский И. А., Рембалович Г. К., 2011
но с более суровым климатом. Чтобы уложиться в установленные сроки, приходится проводить уборочные работы даже в неблагоприятных погодных условиях. При этом агротехнические показатели работы комбайнов (степень очистки клубней от примесей, потери и повреждения картофеля), а также их производительность существенно снижаются. Таким образом, для качественной и производительной работы импортных картофелеуборочных комбайнов необходима адаптация их конструкции к отечественным условиям работы.
Эксплуатируемые на сегодняшний день в хо-
зяйствах РФ отечественные картофелеуборочные комбайны (рисунки 1, 2) в конструкции имеют специальные интенсификаторы сепарации активного типа (в зарубежных машинах применяются в основном пассивные интенсификаторы), которые предназначены для повышения интенсивности выделения примесей, в том числе в сложных условиях. Однако абсолютное большинство конструкций отечественных картофелеуборочных комбайнов было разработано ещё в советский период, они являются морально и технически устаревшими.
Рисунок 1 -- Общий вид уборочного агрегата с усовершенствованным комбайном КПК-2-01
Рисунок 2 - Технологическая схема картофелеуборочного комбайна КПК-2-01 с расширенным диапазоном условий применения
Современные отечественные картофелеуборочные комбайны, как правило, либо являются модификациями устаревших машин, либо выпускаются по лицензиям зарубежных фирм и не могут в полной мере отвечать современным требованиям и специфичным отечественным условиям эксплуатации. Таким образом, усовершенствование отечественных и адаптация импортных картофелеуборочных комбайнов к условиям эксплуатации в РФ является актуальной научно-технической задачей, решение которой позволит значительно повысить рентабельность производства картофеля в РФ и снизить энерго- и трудозатраты в отрасли картофелеводства.
С целью решения поставленной научно-
технической задачи и осуществления уборочных работ в расширенном диапазоне погодных условий нами был предложен ряд оригинальных технических решений, использованных в технологической схеме комбайнов КПК-2-01 и DR-1500.
Операция вторичной сепарации выполняется для кондиционной доочистки картофельного вороха в картофелеуборочном комбайне. Авторами статьи предложена усовершенствованная конструкция вторичного сепаратора, содержащая разделительную горку с лопастным отбойным валиком 7 и механизм угловых колебаний в вертикальной плоскости относительно шарнира подвески 8 (рисунок 3). Данное устройство направлено на повышение эффективности отделения корнеклубне-
плодов от почвенных и растительных остатков и на снижение количества повреждений клубней.
Разработанное устройство содержит разделительную горку 1, выполненную в виде наклонного конвейера, бесконечная лента которого выполнена в виде пальчатого полотна, конвейеры загрузки 5 и выгрузки 6 корнеклубнеплодов. В верхней части наклонного конвейера горки расположен отбойный валик 7, который содержит приводной вал, снабженный лопатками 9, размещенными продольными рядами по всей рабочей поверхности валика 7 на равном расстоянии друг от друга. Лопатки 9 расположены под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси валика 7. Данное устройство оснащено механизмом угловых колебаний и отличается наличием на приводном валу
горки 10 с обеих сторон транспортера дисков 11 с выступами 12, при этом каждый диск с выступами взаимодействует с цилиндрическим опорным роликом 13, ось которого перпендикулярна плоскости вращения диска. Выступы 12 по периметру дисков 11 размещены с равным интервалом и выполнены клинообразными в профиле. Стабилизатор угловых колебаний пальчатого транспортера выполнен в виде шарнирно связанной с ним тяги с упругими элементами, которые выполнены в виде цилиндрических пружин сжатия 14 и 15, расположены симметрично относительно опоры и размещены между упорами, при этом тяга снабжена регулировочными гайками.
Рисунок 3 - Усовершенствованный орган вторичной сепарации уборочной машины [3, 4]
1 - разделительная горка; 2 - рабочая поверхность транспортерной ленты; 3 - обратная поверхность транспортерной ленты; 4 - упругие пальцы; 5 - конвейер загрузки корнеклубнеплодов; 6 - конвейер выгрузки корнеклубнеплодов; 7 - отбойный валик; 8 - приводная звездочка отбойного валика; 9 - лопасти; 10 - приводной вал горки; 11 - диск; 12 - выступы; 13 - цилиндрический опорный ролик; 14,
15 - пружины сжатия.
Использование предлагаемых устройств вторичной сепарации на картофелеуборочных комбайнах позволяет повысить эффективность процесса отделения корнеплодов от примесей в сложных условиях работы (таблица 1) за счет наклонной установки лопастей, что дает возможность снизить нормальные усилия контакта клубней об элементы отбойного валика, и тем самым уменьшить повреждения продукции, а также за счёт организации вибрационно-колебательных процессов наклонного пальчикового транспортера.
В процессе полевых испытаний картофелеу-
борочных комбайнов КПК-2-01 и Grimme DR1500 с установленным на них усовершенствованным вторичным сепаратором выявлено, что у усовершенствованных КПК-2-01и Grimme DR1500 в связи с увеличением интенсивности процесса сепарации появляется возможность повышения рабочей скорости движения агрегатов, что в различных условиях позволяет увеличить производительность уборки на 4-7% для КПК-2-01 и на 6-8% для Grimme DR1500.
По результатам испытаний выявлено, что наибольший эффект от использования усовершенствованных сепарирующих устройств на-
Таблица 1 - Результаты сравнительных испытаний серийных и усовершенствованных комбайнов
Основные показатели технологи-ческого процесса Агротехнические требования (АТТ) Влажность почвы, % Комбайн КПК-2-01 Комбайн DR-1500
серийный усовер- шенст- вованный серийный усовер- шенст- вованный
1 2 3 4 5 6 7
Производительность, га/ч Не менее 0,3 (0,15 на рядок) Ниже 16% 0,29 0,31 0,38 0,41
16.23% 0,3 0,32 0,42 0,44
Свыше 23% 0,28 0,29 0,31 0,33
Чистота клубней в бункере, % Не менее 80% Ниже 16% 78,4 86,3 82,4 86,5
16.23% 89,1 94,3 95,5 97,1
Свыше 23% 69,2 78,1 76,6 78,9
Повреждения клубней, % Не более 10% Ниже 16% 23,20 9,89 11,4 9,2
16.23% 6,35 5,74 5,1 4,9
Свыше 23% 7,21 6,53 7,6 6,7
Потери клубней, % Не более 3% Ниже 16% 8,62 4,92 3,6 3,2
16.23% 7,21 3,64 1,3 1,1
Свыше 23% 9,76 6,03 3,9 2,5
Коэффициент использова-ния сменного времени Не менее 0,60 Ниже 16% 0,57 0,61 0,64 0,69
16.23% 0,66 0,7 0,71 0,76
Свыше 23% 0,48 0,54 0,56 0,59
Место проведения испытаний - поля агропредприятий Рязанской области
Сроки проведения: периоды массовой уборки картофеля 2009...2011 гг. Исследования проводились в соответствии со стандартной методикой согласно ГОСТ 28713-90.
Условия проведения испытаний выбирались согласно ГОСТ 20915-75: влажность почвы 6.27% , твердость почвы 0,3...1,2 МПа, температура воздуха 5...18°С, средняя засоренность участков камнями и сорняками, соответственно, 0,09т/га и 0,88 т/га, максимальная глубина залегания клубня 18см. Тип почвы - серая лесная, по механическому составу - средний суглинок. Урожайность картофеля - 90.380 ц/га.
блюдается в неблагоприятных погодных условиях.
В целом результатами полевых испытаний доказано, что использование оригинальных сепарирующих устройств на картофелеуборочных машинах в конкретных почвенно-климатических условиях значительно расширяет диапазон применения комбайновой уборки картофеля.
Библиографический список
1. Туболев, С. С. Машинные технологии и техника для производства картофеля / С. С. Туболев, С. И. Шеломенцев, К. А. Пшеченков, В. Н. Зейрук. - М. : Агроспас. - 2010. - 316 с.
2. Принципы и методы расчета и проектирования рабочих органов картофелеуборочных машин / Н. В. Бышов, А. А. Сорокин, И. А. Успенский
[и др.] : учебное пособие. - Рязань, 2005. - 282 с.
3. Пат. 95960, Российская Федерация, МПК 2 А 01 D 33/08. Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей / Безносюк Р. В., Бышов Н. В., Борычев С. Н., Успенский И. А., Рембалович Г. К. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО РГАТУ им. П.А. Костычева. - № 2010106584 ; заявл. 24.02.10 ; опубл. 20.07.10, Бюл. №20 - 2 с. : ил.
4. Пат. 2399191 Российская Федерация МПК 2 А 01 D 33/08. Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей / Бышов Н. В., Боры-чев С. Н., Рембалович Г. К., Бойко А. И.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО РГАТУ им. П. А. Костычева. - № 2009106032 ; заявл. 24.02.09 ; опубл. 24.02.09, Бюл. №26. - 7 с.: ил.
