CC BY
410
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
УДК 631.362.323
С. Н. Капов, А. Т. Лебедев, Ш. К. Байшугулова, К. Д. Есхожин, М. Б. Диханова
Capov S. N., Lebedev A. T., Baishugulova Sh. K., Eskhozhin K. D., Dikhanova M. B.
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ОЧИСТКИ ЗЕРНА INTENSIFICATION OF GRAIN CLEANING METHODS
Рассмотрены пути повышение очистки зерна. Приведе- This article describes the ways to increase grain cleaning. We
на оригинальная модель конструкций зерноочистительной give an overview of the original model design of grain-cleaning
машины и классификация решетных зерноочистительных machine and classification of screen grain cleaners. машин.
Ключевые слова: зерноочистка, механическое движе- Key words: grain cleaning, mechanical movement, screen. ние, решето.
Капов Султан Нануович -
доктор технических наук, профессор кафедры
механики и компьютерной графики
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8-988-751-17-61
E-mail: Capov-sn57@mail.ru
Лебедев Анатолий Тимофеевич -
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технического сервиса, стандартизации и метрологии, декан факультета механизации сельского хозяйства
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» г. Ставрополь E-mail: tssm.ctgay@mail.ru
Байшугулова Шырын Кадрменденовна -
докторант
Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина г. Астана
Тел.: 8-701-401-74-93 E-mail: shyryn67@mail.ru
Есхожин Кайрат Джадыгерович -
кандидат технических наук Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина г. Астана
Тел.: 8-701-401-74-93 E-mail: shyryn67@mail.ru
Диханова Меруерт Бауржановна -
ассистент
Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина г. Астана
Тел.: 8-701-401-74-93 E-mail: shyryn67@mail.ru
Capov Sultan Nanuovich -
Doctor of Technical Sciences, Professor Department of Mechanics and Computer Graphics FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
Tel.: 8-988-751-17-61 E-mail: Capov-sn57@mail.ru
Lebedev Anatoly Timofeevich -
Doctor of Technical Sciences, Professor,
Head of Department Technical Service
of Standardization and Metrology, Dean of the Faculty
of Mechanization of Agriculture
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
E-mail: tssm.ctgay@mail.ru
Baishugulova Shyryn Kadrmendenovna -
Doctoral student
Kazakh Agro Technical University named after S. Seifullin Astana
Теl.: 8-701- 401-74-93 E-mail: shyryn67@mail.ru
Eskhozhin Kairat Dzhadygerovich -
Ph.D of Technical Sciences Kazakh Agro Technical University named after S. Seifullin Astana
Теl.: 8-701-401-74-93 E-mail: shyryn67@mail.ru
Dikhanova Meruert Baurzhanovna -
Assistant lecturer
Kazakh Agro Technical University
named after S. Seifullin
Astana
Теl.: 8-701-401-74-93 E-mail: shyryn67@mail.ru
Зерновой материал, поступающий на переработку, представляет собой в большинстве случаев неоднородную смесь, состоящую из семян основной культуры, семян посторонних растений (культурных и сорных) и, наконец, из примеси разнородного сора минерального и органического происхождения, попадающих в смесь при уборке [1].
Своевременно и хорошо очищенное зерно (семена) лучше хранится.
Хорошо очищенные и отсортированные семена снижают засорённость полей, повышают всхожесть семян и урожайность. Биологически полноценные, выровненные, свободные от примесей и болезней семена обеспечивают наиболее высокие энергию прорастания и лабораторную всхожесть,
в
естник АПК
Ставрополья
: № 2(26), 2017
Агроинженерия
11
дружные и сильные всходы, высокую урожайность.
Степень очистки основной зерновой культуры в дальнейшем влияет как на качество посевного материала, так и на стабильность качества перерабатываемого зерна, предопределяет нагрузку и эффективность работы технологических машин, что в конечном итоге влияет на производительность и технико-экономические показатели.
Очистка зерновой смеси считается одним из сложных процессов в производстве, для интенсификации которого необходимо решить техническое противоречие, добиться необходимой производительности,минимизируя потери зерна в отходы при максимальной эффективности.
Современный уровень развития производства техники для очистки зерна значительно уступает уровню развития исследований в данной области. В связи с этим необходимо рассмотреть состояние исследований в области очистки зерна, классифицировать основные параметры машин и дать рекомендации для их дальнейшего совершенствования [2].
Существует очень много классификаций зерноочистительных машин по признаку разделения зерновой смеси, по способу загрузки материала, способу очистки, степени воздействия на продукт, расположению решет, форме поверхности рабочего органа и видов колебаний различных решет и т. д.
Анализируя принцип действия существующих решетных зерноочистительных машин, предлагаем свою классификацию (рис. 1).
Рабочий орган современных зерноочистительных машин - в основном плоские решета -совершают возвратно поступательное движение, которое является причиной возникновения на ведущих и ведомых валах, в корпусе решет-
ного стана и на раме зерноочистительной машины знакопеременных нагрузок. Эти нагрузки приводят к снижению прочности деталей, надежности работы машины в целом - потребуются массивные противовесы, увиличивается расход металла и энергии [2].
Изложенные недостатки современных зерноочистительных машин с решетными станами можно избежать, если горизонтально-расположен ным решетам задать не воз врат но-пос ту па-тельное, а планетарное движение.
Преимущества планетарных передач (малые габариты и меньшая масса) объясняются следующими причинами:
- распределением нагрузки между сателлитами, благодаря чему нагрузки на зубьях меньше в несколько раз;
- большим передаточным отношением в одной ступени, что часто позволяет не прибегать к сложным многоступенчатым передачам;
- широким применением передач с внутренним зацеплением, обладающих повышенной несущей способностью. С этой целью нами разработана новая конструкция зерноочистительной машины [3].
Ввиду конструктивных особенностей предложенной нами схемы стоял вопрос о моделировании опытного прототипа планетарной зерноочистительной машины.
Моделирование - это метод изучения объектов, систем, при котором вместо интересующего оригинала используется эксперимент на модели, а результаты количественно переносятся на оригинал [4].
К процессу моделирования предъявляют два основных требования:
- эксперимент на модели должен быть проще, быстрее, экономичнее, безопаснее;
Рисунок 1 - Классификация решетных зерноочистительных машин
12
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
^РкОМПАС-ЗО V15.2 - Сборка-аЗй [ознакомительный период) | = 0 • ЕЗ КОМПАС-ЗО У15.2 - решето верхнее цеяое.пЗй (ознакомительный период)
Файл Редактор Выделить Вид Операции Спецификация Сервис Окно Справка Библиотеки ; Файл Редактор Выделить Вид Операции Спецификация Сервис Окно Справка
D-йИ е- а• 1 * ^Jp 1 # ■ 1 В9fco 1 а ¥?. < < О . Библиотеки
tí| L0 - Н i§S|Om™oxii«®|= |1 Ь 0 g. $ (-) Сборка (loHL С ; £ jjj п.ашяча-т ьд 1 -а? ни 1ВО»о , «1 <Ц :
щ Сборка.аЗ^/ СборкалМ х т "Ц"|1Л ; Н Системный ™(0)|; {3 1 0 1 # Сборка (Тел-9) = | [ ' Ё
1 >. ф щ А О ь ь е в # Дереао нодели 0 х о • 2 X N ,■■"" Сборка.a3d Í Сборка.a3d/ © решето верхнее целое. m3d X 1
Я Ей - Н - г. ф ъ \т н L¡ Ь m ■Щ 6? а №.
Jtj [-] Сборка [Тел-! Сборочньи i + ■■■ [U. Системы координат + - "¡J) Компоненты + ^ Сопряжения Построение | Исполнения Зоны 9 ш т
я Я5 © □
Щежн*те левой кнопкой ньш1 на объасте для его выделения (вместе с СЫ - добавила к выделе! С.5 Повернуть
Рисунок 2 - Трехмерные модели деталей планетарной зерноочистительной машины в САПР
Компас3й У14
- исследователю должно быть известно правило, по которому проводится расчет параметров оригинала на основе испытания модели.
Решить данную задачу позволило применение современных аддитивных технологий. Аддитивные технологии - это инновационный подход в сфере проектирования и про-тотипирования, который состоит из следующих этапов:
- создание точной трехмерной цифровой модели (CAD-модели) проектируемого изделия с соблюдением теоретически обоснованных конструктивных параметров;
- изготовление физического прототипа на базе файла созданной трехмерной модели, применяя технологию прямой трехмерной печати.
Прототипы деталей планетарной зерноочистительной машины изготавливаются на принтере Picasso 3D, который работает по технологии печати послойного наплавления материала. Детали изготавливаемой машины показаны на рисунке 2.
Результаты поискового исследования данной 3D-модели планетарной зерноочистительной машины подтверждают, что зерно описывает логарифмическое движение, которое позволяет улучшить степень очистки зерна. Полное описание теоретических исследований приведено в ранних публикациях по данной теме [5, 6, 7].
Основные параметрические уравнения движения решета имеют вид:
X = г совюt + Я0 оо^Ш,
У = г + Я0 втл (1)
где Я0 - радиус солнечной шестерни; г - радиус и сателлита; ю - угловая скорость водила;
— =г| - коэффициент, характеризующий
со
соотношение угловых скоростей водила и решета;
t - текущее время.
Можно вычислить радиус текущей кривизны траектории
Р =
+ + 2rR0 cos(l - wt .
и текущий угол между радиусом и касательной к траектории
г sin wt + R0 sin ^wt
tge0-
(2)
r cos tot + R cos^wt Характеристика спиралей зависит от параметров сателлита и солнечной шестерни, чем больше коэффициент тем больше будет количество витков спирали, то есть нахождение времени материальной точки на решете увеличивается, что влияет на степень очистки зерновой смеси. Меняя переменные параметры, можно добиться случая, когда зерновая смесь будет находиться на поверхности решета до необходимого значения. При этом зерновая смесь может полностью очиститься от примесей или сортироваться.
в
естник АПК
Ставрополья
: № 2(26), 2017
Агроинженерия
13
Литература
1. Тарасенко А. П. Современные машины для послеуборочной обработки зерна и семян : учеб. пособие. М. : КолосС, 2008. 232 с.
2. Кленин Н. И., Сакун В. А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. Теория, конструкция и расчет. М. : Колос, 1980. 671 с.
3. Globalization and regionalization: institution Aspect / Y. V. Matveev, E. N. Valieva, A. G. Trubetskaya, O. V. Kislov // IEJME: Mathematics Education. 2006. T. 11, № 8. P. 3114-3126.
4. Кудрявцев Е. М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем. М. : ДМК Пресс, 2004. 320 с.
5. A theoretical substantiation of a grain cleaner with a compound motion of the operating device / D. Z. Eskhozhin, S. O. Nukeshev, S. N. Capov [et al.] // International journal of environmental & science education. 2016. № 18, vol. 11. P. 11385-11392.
6. Bayshugulova Sh. K., Eskhozhin D. Z., Capov S. N. To improve the quality of grain cleaners cleaning machines // Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина. 2015. № 4 (87). С. 74-82.
7. Baihugulova Sh. K. The teoretikal justification for graincleaning machine // International Scientific Review № 16 (26) / International Scientific Review of the Problems and Prospects of Modern Science and Education: XXIV International Scientific and Practical Conference (Boston, USA - 08 October, 2016). P. 17-22.
References
1. Tarasenko A. P. Modern machinery for post-harvest handling of grains and seeds: training textbook. M. : KolosS, 2008. 232 p.
2. Klenin N. I., Sakun V. A. Agricultural and ameliorative machines. Theory, design and calculation. M. : Kolos, 1980. 671 p.
3. Globalization and regionalization: institution Aspect / Y. V. Matveev, E. N. Valieva, A. G. Trubetskaya, O. V. Kislov // IEJME: Mathematics Education. 2006. T. 11, № 8. P. 3114-3126.
4. Kudryavtsev E. M. GPSS World. Fundamentals of simulation and modeling of various systems. M. : DMK Press. 2004. 320 p.
5. A theoretical substantiation of a grain cleaner with a compound motion of the operating device / D. Z. Eskhozhin, S. O. Nukeshev, S. N. Capov [et al.] // International journal of environmental & science education. 2016. № 18, vol. 11. P. 11385-11392.
6. Bayshugulova Sh. K., Eskhozhin D. Z., Capov S. N. To improve the quality of grain cleaners cleaning machines // Bulletin of science of Kazakh Agro Technical University named after S. Seifullin. 2015. № 4 (87). P. 74-82.
7. Baihugulova Sh. K. The teoretikal justification for graincleaning machine // International Scientific Review № 16 (26) / International Scientific Review of the Problems and Prospects of Modern Science and Education: XXIV International Scientific and Practical Conference (Boston, USA - 08 October, 2016). P. 17-22.
