CC BY
37
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2007. Вып. 79.
Руслан» - ДП=3,15% (сроки уборки равны и количество комбайнов равно);
б) при работе комбайна «Енисей-КЗС-957 Руслан» с подачей 8,4 кг/с, равной его пропускной способности:
- ДП=6,15% (количество комбайнов равно, сроки уборки меньше);
- ДП=2,4% (количество комбайнов меньше, сроки уборки те же). СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Липовский М.И. Рациональный обмолот зерновых культур. -СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2005. - 140 с.
2. Рыбалко А.Г., Лявин Ю.Ф., Проник В.М. Новые зерноуборочные комбайны //Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2003. - №4 - С. 5-7.
3. Антипин В.Г. и др. Интенсификация комбайновой уборки зерновых в Нечерноземной зоне. - Лениздат, 1976. - 128 с.
Получено 18.06.2007.
УДК 631. 362.333
А.Г. ВАРЛАМОВ;
ГА. ЛОГИНОВ;
А.Н. СТЕПАНОВ, канд. техн. наук
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРУЖИННОГО ВОРОХООЧИСТИТЕЛЯ
Приведены результаты экспериментальных исследований для определения оптимальных параметров пружинного ворохоочистителя картофеля и результаты производственной проверки пружинного ворохоочистителя с оптимальными режимами работы.
Анализ существующих рабочих органов очистителя вороха картофеля выявил, что наиболее перспективным типом ворохоочистителя является ворохоочиститель с пружинными роторами [1]. Конструктивные параметры пружин зависят от условия не защемления клубней роторами [2]. С целью экспериментальной проверки установленных
25
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
теоретических предпосылок процесса очистки вороха и определения оптимальных параметров и режимов работы пружинного ворохоочистителя разработана программа и методика экспериментальных исследований и изготовлена лабораторная установка с пружинными роторами [3].
При проведении экспериментальных исследований, в качестве исходного материала использовали картофельный ворох, приготовленный из примесей, комков почвы>25мм, комков почвы<25мм, камней, клубней>25мм: семенной и крупной фракции, клубней<25мм (табл. 1).
Таблица 1
Состав исходного материала
Компоненты Состав вороха, % Состав вороха, кг
При «1» При «0» При «-1» При «1» При «0» При «-1»
При подаче картофельного вороха 12,51 кг/с
Примеси 45 30 15 5,63 3,75 1,88
Клубни>25мм 10 15 20 1,25 1,88 2,50
Семенная фракция 15 25 25 1,88 3,13 3,13
Крупная фракция 30 30 40 3,75 3,75 5,00
При подаче картофельного вороха 8,34 кг/с
Примеси 45 30 15 3,75 2,5 1,25
Клубни>25мм 10 15 20 0,83 1,25 1,67
Семенная фракция 15 25 25 1,25 2,09 2,09
Крупная фракция 30 30 40 2,50 2,50 3,34
При подаче картофельного вороха 4,17 кг/с
Примеси 45 30 15 1,88 1,25 0,63
Клубни>25мм 10 15 20 0,42 0,63 0,83
Семенная фракция 15 25 25 0,63 1,04 1,04
Крупная фракция 30 30 40 1,25 1,25 1,67
Исследования пружинного ворохоочистителя проводили при разной подаче исходного материала, а именно 4,17 кг/с, 8,34 кг/с и 12,51 кг/с. Скорость подающего транспортера на загрузочный транспортер ворохоочистителя составляла 1 м/с. Частоту вращения пружинных роторов меняли в пределах от 60 до 180 об/мин. с интервалом варьирования 60 об/мин. Содержание примесей в составе картофель-
26
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2007. Вып. 79.
ного вороха при проведении опытов меняли от 15% до 45% с нулевым интервалом 30%. Общее количество пружинных роторов для выделения примесей, некондиционных клубней, растительности и клуб-ней<25 мм при проведении лабораторных экспериментов равнялось шести.
Полученные экспериментальные данные обрабатывали с использованием программы STATGRAPHICS Plus 5.1. После удаления незначимых коэффициентов регрессии и проверки на адекватность получили зависимости полноты выделения примесей и потерь клуб-ней>25 мм от частоты вращения пружинных роторов, содержания примесей в составе картофельного вороха и подачи исходного материала на пружинный ворохоочиститель (рис. 1, 2, 3).
Рис. 1. Зависимость полноты выделения примесей от частоты вращения пружинных роторов и подачи (Q) исходного материала на пружинный ворохоочиститель:
1 - Q = 1,39 кг/с; 2 - Q = 2,78 кг/с; 3 - Q = 4,17 кг/с
Анализ зависимостей полноты выделения примесей от частоты вращения пружинных роторов (см. рис. 1) говорит о том, что с увеличением частоты вращения пружинных роторов уменьшается полнота выделения примесей, т.к. пружинные роторы не успевают активно воздействовать на картофельный ворох, в связи с чем нижний предел
27
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
полноты выделения примесей, допустимый по агротребованиям, соответствует частоте вращения пружинных роторов 140-180 об/мин.
Рис. 2. Зависимость полноты выделения примесей от подачи исходного материала на пружинный ворохоочиститель и содержания примесей (Е ) в составе картофельного вороха:
1 - Е = 15%; 2 - Е = 30%; 3 - Е = 45%
С увеличением подачи исходного материала на пружинный ворохоочиститель (см. рис. 2) наблюдается снижение полноты выделения примесей. Данный спад явно наблюдается при подаче, свыше 2,78 кг/с. Это связано с тем, что пружинные роторы не успевают тщательно обрабатывать такое количество подаваемого на рабочую поверхность исходного материала из-за неравномерного его распределения по рабочей поверхности и перемещения не в один слой. В связи с этим, показатель полноты выделения примесей имеет наибольшее значение при подаче исходного материала на пружинные роторы до 2,78 кг/с, при этом содержание примесей в составе картофельного вороха составляет 15-30 %.
Анализ графика зависимостей полноты выделения примесей от частоты вращения пружинных роторов (см. рис. 3) показывает, что при увеличении частоты вращения пружинных роторов уменьшается полнота выделения примесей. Кроме того, полнота их выделения с помощью пружинного ворохоочистителя при увеличении содержания примесей в составе картофельного вороха также уменьшается. Это
28
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2007. Вып. 79.
объясняется тем, что пружинные роторы не успевают обработать исходный материал, в связи с чем на сход с очищенными клубнями идут комки, соразмерные с клубнями>25 мм.
Рис. 3. Зависимость полноты выделения примесей от частоты вращения пружинных роторов и содержания примесей в составе картофельного вороха:
1 - Е = 15%; 2 - Е = 30%; 3 - Е = 45%
Также по экспериментальным данным, обработанным на ЭВМ, построены графики зависимости потери клубней>25 мм от частоты вращения пружинных роторов, содержания примесей в составе картофельного вороха и подачи исходного материала на пружинный ворохоочиститель (рис. 4, 5, 6).
Анализируя графики (см. рис. 4), можно отметить, что с увеличением частоты вращения пружинных роторов, потери клубней>25 мм уменьшаются. Наибольшее снижение потерь клубней>25 мм наблюдается при частоте вращения пружинных роторов равной 180 об/мин. Это связано с тем, что при такой частоте вращения клубни с ворохом не успевают проходить по пружинной поверхности, а пролетают вдоль нее, что снижает качество очистки клубней>25 мм от примесей. Рациональная частота вращения пружинных роторов должно соответствовать 120-150 об/мин., что совпадает с теоретическими результатами.
29
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
5 1 14 о |
О) О ■ 5 | М _ 1
<в 5 1 Q. О. 3x^4
<D О 0,8 X 5 ^ Ю i 06
> 2 0,6 5 2 ем 0 4
S ° ’ Q- а 2 3 0 2
О 5 = >8
60 9 Частота вращ. 0 12 ценил пруж Ю 15 инных рот 50 180 эров, об/мин
Рис. 4. Зависимость потерь клубней>25 мм с примесями от частоты вращения пружинных роторов и подачи исходного материала на пружинный ворохоочиститель:
1 - Q = 1,39 кг/с; 2 - Q = 2,78 кг/с; 3 - Q = 4,17 кг/с
Рис. 5. Зависимость потерь клубней>25 мм с примесями от содержания примесей в составе картофельного вороха и частоты вращения (n) пружинных роторов:
1 - n = 60 об/мин.; 2 - n = 120 об/мин.; 3 - n = 180 об/мин.
30
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2007. Вып. 79.
Рис. 6. Зависимость потерь клубней>25 мм с примесями от подачи исходного материала и частоты вращения пружинных роторов:
1 - n = 60 об/мин; 2 - n = 120 об/мин; 3 - n = 180 об/мин.
При увеличении подачи исходного материала на пружинные роторы (см. рис. 4) увеличиваются потери клубней>25 мм. Это связано с тем, что на пружинной поверхности при увеличении подачи скапливается исходный материал, и клубни>25 мм не успевают пройти на сход, это приводит к защемлению клубней>25 мм пружинными роторами.
При частоте вращения пружинных роторов, равной n = 60 об/мин. потери клубней>25 мм имеют наибольшее значение (см. рис. 5), это связано с тем, что пружинные роторы защемляют и затягивают между собой клубни>25 мм. С увеличением содержания примесей в составе картофельного вороха при разных частотах вращения пружинных роторов уменьшаются потери клубней>25 мм. Активное снижение потерь (см. рис. 5) достигается при содержании примесей в картофельном ворохе до 30%.
При повышении подачи исходного материала на пружинный ворохоочиститель (см. рис. 6) увеличиваются потери клубней>25 мм. Незначительное увеличение потерь клубней (см. рис. 6) наблюдается при подаче исходного материала до 2,78 кг/с. Далее с увеличением подачи происходит резкое увеличение потерь клубней>25 мм. Данное увели-
31
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
чение потерь клубней>25 мм объясняется тем, что при высокой подаче исходного материала пружинные роторы не успевают транспортировать обрабатываемую массу без потерь клубней>25 мм. При высокой подаче в составе исходного материала имеются комки, соразмерные с клубнями>25 мм, которые при прохождении по пружинной поверхности разрушаются и затягиваются витками пружины, что способствует прохождению через просветы между пружинами клубней>25 мм.
Производственную проверку экспериментального образца пружинного ворохоочистителя проводили в картофелехранилище ГНУ ЛПООС СЗНИИМЭСХ в период предреализационной обработки картофеля в объеме 300 т после зимнего хранения (рис. 7). При этом ворохоочиститель с пружинными роторами работал как в составе линии, так и в самостоятельном режиме. В составе гибкой технологической линии оборудование стояло в следующей последовательности: загрузочный транспортер, пружинный ворохоочиститель, фигурные сортирующие валы и переборочный стол. Производительность данной линии составила 8-12 т/ч, производительность ворохоочистителя при работе в самостоятельном режиме - 10 т/ч.
Рис. 7. Пружинный ворохоочиститель во время производственной проверки
Фракционный состав вороха картофеля был следующим: 60% -клубней, 15% - растительных остатков и клубневых ростков, 25% просеивающейся почвы влажностью 25-30%.
32
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2007. Вып. 79.
Визуальные наблюдения показали, что процесс очистки вороха выполнялся устойчиво без скопления вороха при подаче исходного материала до 3,6 кг/с (12 т/ч).
Качественные показатели во время производственной проверки были следующие: полнота выделения примесей - 98,5%, отделение картофельных ростков - 85%, потери клубней>25 мм - 0,4%, повреждаемость клубней - 1,5%.
Исследования на повреждаемость картофеля проводились в следующем порядке. Визуально отбирали картофель в количестве 100 кг, аккуратно выкладывали на загрузочный транспортер и пропускали через пружинные роторы. На выходе клубни ловили с помощью мешковины. Высота перепадов не превышала 200 мм. Затем каждый клубень визуально анализировали на видимые повреждения. Не поврежденные клубни закладывали на хранение и выдерживали 10 дней [4, 5, 6]. После хранения клубни разрезали перпендикулярно продольной оси на дольки толщиной 3 мм и определяли потемнение мякоти. Потемнения мякоти после 10-дневного хранения клубней не обнаружено.
Во время производственного исследования экспериментального образца с пружинными роторами выявили только один вид повреждений - надрезы и разрезы, это объясняется тем, что исследования проводились весной перед реализацией картофеля. В данный период кожица клубней картофеля огрубевает, тем самым, уменьшается вероятность других видов повреждений.
Во время производственных исследований технических и технологических отказов линии по причине выхода из строя пружинного ворохоочистителя не наблюдалось.
Производительность за час основного времени - 8-12 т/ч
Коэффициент готовности - 0,95
Коэффициент использования технологического времени - 0,98
Коэффициент надежности технологического времени - 0,98
Повреждаемость клубней - 1,5 %.
ВЫВОДЫ
1. В ходе экспериментальных исследований установлены наилучшие параметры и режимы работ пружинного ворохоочистителя: частота вращения пружинных роторов - 120-150 об/мин., подача ис-
33
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
ходного материала - 8-12 т/ч, просвет между пружинными роторами -25 мм, содержание примесей в составе картофельного вороха не должно превышать 30%.
2. Результаты производственных проверок пружинного ворохоочистителя показали высокую полноту выделения примесей -98,5%, низкие потери клубней>25 мм - 0,4% и невысокую повреждаемость клубней - 1,5%, что подтверждает перспективность использования пружинного ворохоочистителя во время послеуборочной и предреализационной обработки картофельного вороха.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Варламов А.Г. Перспективные рабочие органы очистителя вороха картофеля // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Сб. науч. тр. - СПб., СЗНИИМЭСХ, 2006. - Вып. 78. - С. 101-104.
2. Варламов А.Г, Степанов А.Н., Суховский М.Н. Обзор и обоснование рабочего органа для очистки вороха картофеля // Сб. материалов научно-практической конференции. Часть 2. Инновации - основа экономического роста АПК. Инженерно-техническое обеспечение АПК - Великие Луки: РИО ВГСХА, 2006. - С. 122-124.
3. Степанов А.Н., Варламов А.Г. Экологически безопасная тех-
нология послеуборочной обработки и хранения картофеля // Экология и сельскохозяйственная техника. Т.2. Экологические аспекты производства продукции растениеводства, мобильной энергетики и сельскохозяйственных машин: Материалы 5-й международной научно-
практической конференции. - СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2007. - С. 184-190.
4. ГОСТ Р 51808-2001. Стандарт качества к картофелю. - М.: Изд-во стандартов, 2001.
5. ГОСТ 24026-80. Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 1980. - 18 с.
6. ОСТ 10.3.5-87. Машины для уборки и сортировки картофеля. Программа и методика испытаний. - М.: ЦНИИТЭН, 1975. - 92 с.
Получено 12.07.2007.
34
