CC BY
84
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631.362
СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ СЕМЯН ПО ДЕКЕ ВИБРОПНЕВМОСЕПАРАТОРА УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ И ОЦЕНКА ЕГО РАБОТЫ ПРИ ПОВЫШЕННОЙ НАГРУЗКЕ
В. Д. Галкин, д-р техн. наук, профессор,
А. А. Хавыев, В. А. Хандриков, канд. техн. наук,
К. А. Грубов, И. Ю. Козловский, В. У. Горбунов,
И. П. Менгалиев, С. В. Галкин, П. С. Серебренников - инженеры,
ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА,
ул. Героев Хасана, 113, г. Пермь, Россия, 614025
E-mail: [email protected]
Аннотация. Целью исследований является аналитическое и экспериментальное определение средней скорости движения семян по деке вибропневмосепаратора усовершенствованной конструкции и оценка его работы при повышенной нагрузке.
Для достижения цели в работе использованы теоретические методы с составлением и решением дифференциальных уравнений. Оценку результатов теоретического исследования и показателей качества работы вибропневмосепаратора при повышенной нагрузке проводили лабораторными экспериментами.
На основе теоретических исследований процесса движения частицы по колеблющейся перфорированной поверхности, продуваемой наклонным воздушным потоком, рассчитаны средние скорости материала по поверхности деки, в зависимости от различных факторов. Исследования показали, что с увеличением скорости наклонного воздушного потока и частоты колебаний деки увеличивается и средняя скорость перемещения семян, а, следовательно, повышается и удельная производительность.
Экспериментальными исследованиями на макетном образце вибропневмосепаратора установлено, что средние скорости перемещения материала, полученные в опытах при удельных нагрузках 1,5-2,0 кг/см2 как при воздействии воздушного потока, так и без него, достаточно близки к расчетным значениям.
Оценка работы вибропневмосепаратора показала, что при настроечном значении удельной нагрузки, превышающей 2,8 кг/см2 и частоте колебаний деки в пределах 570-600 1/мин., он обеспечивает средние значения степени отделения низконатурных примесей (свербига) не ниже 97%, а потерь семян в отходы - не превышающих 6%.
Ключевые слова: вибропневмосепаратор, трудноотделимые примеси, дифференциальные уравнения, скорость семян, полнота выделения примесей, потери семян.
Введение. Одним из перспективных способов очистки семян от трудноотделимых примесей, отличающихся плотностью, является вибропневматический. Для осуществления этого способа используют виб-ропневмосепараторы.
Совершенствованием вибропневмосепа-раторов занимаются многие исследователи [1,2,3,4,5,6,7].
Дальнейшие исследования этих машин должны быть направлены на увеличение удельной нагрузки, а, следовательно, сниже-
ние энергоемкости при допустимых потерях семян требуемого качества в отходы.
Для комплексного решения проблемы очистки семян вибропневмосепараторы необходимо рассматривать в составе поточных линий, включающих воздушно-решетные машины и триеры.
С целью снижения энергозатрат и увеличения выхода семян на кафедре сельскохозяйственных машин Пермской ГСХА разработана технология их очистки [8]. Особенностью ее является выделение части кондиционных семян
после обработки на воздушно-решетной машине и триере. Вторую часть, примерно половину, обрабатывают на вибропневмосепараторе.
Для реализации технологии предложен вибропневмосепаратор с пневмосистемой с наклонным воздушным потоком.
В работе, с использованием математических моделей аналитически определены скорости перемещения семян по поверхности вибропневмосепаратора, приведены результаты опытов по определению скорости движения семян и дана экспериментальная оценка разделения зернового материала в псевдо-ожиженном слое при повышенных удельных нагрузках на вибропневмосепараторе с усовершенствованной декой.
Методика. Целью исследований является определение средней скорости движения семян по деке вибропневмосепаратора усовершенствованной конструкции и оценка его работы при повышенной нагрузке.
В работе использованы теоретические методы с составлением и решением дифференциальных уравнений. Оценку результатов теоретических исследования и показателей качества работы вибропневмосепаратора при
повышенной нагрузке проводили лабораторными экспериментами.
Результаты
¡.Аналитическое определение средней скорости движения сыпучего материала по деке вибропневмосепаратора, продуваемой направленным воздушным потоком.
Пусть на материал, находящийся на колеблющейся перфорированной поверхности, имеющей отверстия, размер которых меньше компонентов зернового материала, и наклоненной под углом к горизонту, действуют силы: сила веса сила инерции и=)ш; сила трения р; сила воздушного потока Рв (К - нормальная реакция материла на поверхность).
Ввиду того, что направление сил инерции и трения меняется в зависимости от направления ускорения поверхности, составим дифференциальные уравнения отдельно для правого и левого интервалов. Направление действия сил на материал, находящийся на колеблющейся поверхности, в правом интервале, представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Схема сил, действующих на материал (правый интервал)
В связи с тем, что сила инерции направлена в противоположную ускорению сторону, она в этом интервале ориентирована вправо и стремится сдвинуть материал вверх по поверхности.
Дифференциальное уравнение относительного перемещения материала по поверхности, составленное с использованием принципа Д' Аламбера [9,10], примет вид:
сИ2
= и ■ со б( £ — а) — тд ■ б 1 п(а) — (—и ■ б 1 п(£ — а) + тд ■ со Б(а) — Рв ■ б т( £ — а))
б 1 п(р ) со б( р)
+ Рв ■ со б( £ — а).
т ■ ^в = и ■ с о б( £ — а) — тд ■ б 1 п( а) — -ц^п(£- т(у)^сс^^тЫ +
cít2
+ Рв ■ со б( £ — а).
После преобразований получим:
созср
т ■
(И2
= и ■ (со б( £ — а) ■ со б(ф) + б1п(£ — а) ■ б1п(ф)) — ггщ(б1п(с0 ■ со б(ф) + со б(сх) ■ б1п(ф)) +
+ Рв ■ (б1п(£ — а) ■ 5 тер + со б(£ — а) ■ со5р)
■ с°5(у) =<о2 г ■со ¿) — д ■ + к п ■ у 2 (1}
М2 с°з(г-а- <р) с ° э( £—а-<р) п в у '
В левом интервале сила инерции направлена справа налево, а материал стремится быть сдвинутым вниз по поверхности (рис. 2).
Рис. 2. Схема сил, действующих на материал (левый интервал)
Дифференциальное уравнение относительного перемещения материала по поверхности примет вид:
т ■
Л2
= (тд ■ со б( а) + и ■ б 1 п( £ — а) — Рв ■ б 1 п(£ — а))
б 1п( со б(^> )
— и ■ со б( £ — а) + Рв ■ со б( а + £) — тд ■ 5 та.
После преобразований, получим:
с12(
т ■ -^г = и ■ (— б 1 п( £ — а) ■ б 1 п(ср) + со б(£ — а) ■ со э(ср )) — тд ■ (б 1 п(а) ■ со э(ср ) — со Б(а) ■ б 1 п(ср )) — Рв
й £2 С О б(£—а+< )
а2 г ■ со б(о) С) — д ■
с о £—а + < )
■ - к ■ VI
(2)
Обозначим:
о = ■
с о £—а+< ) с о < )
8 =
с о £—а—< ) с о < )
Тогда дифференциальные уравнения относительных перемещений примут вид:
а2 5вв. 1 сгг2 <5
- = а 2г ■ с о Б(а 0 — д
б 1 п(а+<) соб (£—а—<)
+ ■ Ч
(3)
£|вн .1 аг2 а
- = а2 г ■ со Б(а 0 — д ■ б 1 п(а — ^п ■ у^.
с о б( £—а+<)
(4)
Для определения скорости относительного перемещения проинтегрируем дифференциальные уравнения(З) и (4).
Для того чтобы определить скорость в любой произвольный момент времени ^ интегрирование необходимо вести в пределах от времени начала сдвигов ^ до t. Скорость при сдвигах вниз будет равна:
1 г£ с12%ВИ Г£ Г£
— I вС = I ( а 2 г ■ со б( а £))^ С — I д ■ (■
<7 Л, Л Л, Л,
б 1 п(а — /сп ■ у
+ -
со б( а + £ — д
)
(( ( ) ( )) ( ) (
б 1 п( а — ) /сп ■ у
+ -
со б( £ — а + ) д
)
йЬ <7
= аг ■ (з1п(а) С) — 51п(а С-)) — д ■ (С — С-) ■ (■
яп(а—<) /с п ув ч со б(£—а+< ) $
(5)
Относительная скорость частиц при перемещении материала вверх может быть определена аналогичным образом:
У = ■■ I = аг ■ (япСаС) — япСаС-)) — д ■ (С — С-) ■ — ^ ■ У2)
(6)
Для того чтобы не перепутать моменты начала сдвигов вниз (1^) - вн и вверх - вв обычно вводят понятия фаз начала сдвигов вниз ( соС1 )в н = вг и вверх ( с ^ )в в = ^ г
С учетом этих обозначений уравнения относительных скоростей частиц могут быть приведены к виду:
й 5вн 1 /■ ■ /■ ■ т \\ гше 1 л / 51п(а- ср ) к„^ -
—---= сг ■ (б 1 п(оС) — Б1п(в1)) — д ■ (-) ■ (---- +---) (7)
М а V V У V а \ ш ) 5(£—<+ р) д ' V '
У = ■ 1 = сг ■ (Б1п(с с) — Б1П0м) — д ■■ О ■■ — кп ■ У2) (8)
Для фаз характерным является отсутствие относительных ускорений частиц:
й2£вн 1 2 г 5ш(а-ср) , т.2 -
—в---= с2 г ■ со б(с С) — д---кп ■ = 0.
М2 а \ / а с ° £—с+р) п в
Откуда:
со б (в 1) = ■ ( 51п(с- р } + (9)
1 й2Г С ° £ — С + р) Д
со б(^)=4--( "п(с+ - Щ (10)
й 2 Г С ° 5( £ —С—р ) Д
После определения фаз начала сдвигов находят скорость движения частиц. Средняя скорость перемещения материала по колеблющейся поверхности зависит от величины сдвигов частиц вверх и вниз за время одного периода колебаний Т:
УСр = |вн+|вв. (11)
Поэтому, для определения средней скорости необходимо найти величины сдвигов вверх и вниз путем интегрирования уравнений относительной скорости в пределах от момента начала сдвигов С 1 до конца 12.
Для сдвигов вниз находим:
1 Г'2^вн Г2 ■ С2 (с С — в1 ^ БШ(а — р ) кп ■ >\ ^
— ■ I ——= I а)г(Б1п(а) С) — Б1п(в1))с? С — I д---I-;---|( С
(Г ^ (С 4 1 ' ' 1 ^ ^ и с V со б( £ — а + р ) д ^
Первый интеграл правой части примет вид:
I
а)г(Б1п(а) С) — Б1п(в1)) ( С = — г ■ со Б(в2) + г ■ со Б(в1 ) — С2(гс ) ■ Б1п(в1) + ^(гс) ■ Б1п(в1) =
= г ■ [(со б( в 1) — со Б (в 2 ) — (в 2 — в1) ■ б 1п (в 1)]
Второй интеграл правой части уравнения определяется:
С —во Б1п(а —р )
дЧ--(----)( С =
} г со со Б(а + £ — р ) д
= С2 / Б1п(а — р ) кп ■ С^/ б 1п(а — р) К^в
д 2 у со Б(а + £ — р ) д ) д2 у со Б(а + £ — р ) д
в1 / Б1п(а — р ) кп ■ Уд \ в1 / Б1п(а — р ) кп ■
д ■С2---I-;-г +--| + д ■ С,---I-т-г +--
с у со Б(а + £ — р ) д ) со у со Б(а + £ — р ) д
= / Б1п(а — р ) | кп ■ Ув2\ / С| С2 ^ в1 | ^ в1 \ =
д у со Б(а + £ — р ) д/ \2 2 2 с 1 су
( Б1п(а — р ) кп ■ У| \ /С2 С2 \
= д ■ (—г-:-л +-) ■ I т — т — С2 ■ С1 + С1 ■ С1) =
\со Б(а + £ — р ) д ) у 2 2 )
Б1п(а —р ) кп ■ \ / С| С2
д ДсоБ(а + £ — р) + д / ^ \ 2 С2 ■ ^ + 2 = ( С2 — С1)2 / б 1п(а — р ) | кп ■ Ув2 д 2 I со б( £ — а + р ) д
В конечном итоге уравнение примет вид: = а ■ г ■ [со б(01) — со б(02) -
(02 — б- ) ■ б1п(0- ) — 1 / 2 ■ (02 — 0-)2 со 5(0-)] (12)
Аналогично определяется величина сдвигов вверх для правых интервалов:
= а ■ г ■ [со бО/О — со ) — (^2 — <Ы ■ бш^О — 1 / 2 ■ (/2 — /-)2 со б(/1)] (13)
Использование данных уравнений возможно лишь после предварительного определения фаз конца сдвигов и .
Для моментов конца сдвигов характерным является равенство нулю относительных скоростей частиц.
Для левых интервалов будем иметь:
йь
Так как
■-= а г ■ ((б 1п(0 2)
( ))
/02 ~ 0Л / ( а ) (
б 1п(а — ) со б(£ — а + )
+ ■
= О
+ ■
'-), то
с о 5(01)=^-( 5 1 п(а—
1 ш2 г соб ( £—а+<) а
б 1 п(02) — 02 ■ с о б(01 ) = б 1 п(01 ) — 01 ■ со Б(0 1) .
Для правых интервалов:
(14)
(15)
Уравнения (14) и (15) являются трансцендентными, их решение относительно фаз и может быть осуществлено приближенно, в том числе с использованием ЭВМ.
Кроме того, следует отметить, что уравнения (14) и (15) справедливы в том случае, когда режим работы является устойчивым с самого начала, и в каждом колебании сохраняется расчетное значение фаз.
Однако, между фазами конца сдвигов вниз и начала сдвигов вверх , конца сдвигов вверх и начала перемещения вниз могут быть различные соотношения. При некоторых из них режим работы будет устойчив, а при иных происходит нарушение периодичности сдвигов.
Условием устойчивого режима является: 02 < / и /2 < 2 7Г + 01 (16) В этом случае движение материала вниз заканчивается в фазе , в промежутке между и частицы находятся на поверхности в состоянии относительного покоя. Затем, начиная от и до , следует сдвиг вверх, после чего наступает период относительного покоя между фазами и .
Если же соотношения (16) нарушены (например, случай, когда ), то дей-
ствительное значение фазы будет отличаться от расчетного.
2 трсоэ^о)
Б 1п(/ 2 ) — / 2 ■ со б(/ -) = Б 1п(/ -) — / - ■ с о Б(/ - )
В общем случае несовпадение расчетных и фактических значений фаз может быть не только при сдвигах вниз, но и при перемещениях вверх.
Если продолжить наблюдение за сменой фаз при последующих колебаниях, то можно убедиться, что в результате наступит устойчивый режим с повторяемостью фаз начала и концов сдвигов. Но сами значения предельных фаз
02пред 1 1пред , 1 2 пр ед = 2 ■ 77 + 0 1 пр ед (17)
не будут совпадать с начальными расчетными величинами, вычисленными по уравнениям (14) и (15).
Для определения величин сдвигов частиц вверх и вниз по поверхности по уравнениям (12) и (13) в этом случае необходимо вместо значений начальных (расчетных) фаз использовать их предельные значения.
Вычисление предельных значений фаз может быть произведено аналитически или методом последовательного приближения.
Конечные формулы, по которым могут быть вычислены значения предельных фаз, представляют собой трансцендентные уравнения:
Б 1 п( 0 2 пред — х) — Б 1 п( 0 2 пред) = X ■ со б( 0 0 ) (18)
х =
соб( 0о )—соз(1/)о)'
б1п(/2 пред) — /2 пред ■ со Б(/о) = Б1п(/1пред) — /-пред ■ со Б(/о)-
(19)
Метод последовательного приближения состоит в вычислении значений фаз при каждом колебании до тех пор, пока разность между предыдущим и последующем значениями не станет меньше величины, заданной точностью решения.
По исходным данным: угол наклона поверхности к горизонту-а=00; угол направленности колебаний-е=30°; углы трения зерново-
го материала о поверхность: <1=350; <2=450; радиус кривошипа - г=0,0075м; коэффициент парусности семян пшеницы - кп=0,1м-1; по формулам (11;12;13) определили средние скорости - Уср. материала, перемещающегося по поверхности для различных скоростей воздушного потока - Vв , которые приведены в таблице 1.
Расчетные значения средней скорости
Таблица 1
Ув,м/с Уср,м/с Zвн,м Zвв,м а0 8° ф10 ф20 ю, рад/с
0 0,108489 0,001474 0,011818
1 0,126205 0,001454 0,014008 0 30 35 45 51,28
2 0,148078 0,001500 0,016641
3 0,172683 0,001599 0,019556
0 0,127568 0,001682 0,013333
1 0,144882 0,001653 0,015400 0 30 35 45 53,38
2 0,165428 0,001674 0,017798
3 0,188484 0,001737 0,020449
0 0,143695 0,001835 0,014441
1 0,160464 0,001793 0,016382 0 30 35 45 55,47
2 0,180144 0,001793 0,018611
3 0,201751 0,00182 0,021031
0 0,157718 0,001943 0,015271
1 0,174404 0,001895 0,01714 0 30 35 45 57,56
2 0,193547 0,001878 0,019247
3 0,214253 0,001879 0,021506
2. Экспериментальное определение средней скорости движения семян по деке виброп-невмосепаратора.
Опыты по определению скорости движения материала проведены на вибропневмосе-параторе (рис. 3 и 4).
Технологический процесс вибропневмо-сепаратора осуществляется следующим образом. Зерновая смесь из бункера поступает на поверхность зоны предварительного расслоения 5 деки 2 равномерным слоем, на который воздействует вибрация и воздушный поток, создаваемый вентилятором 1.
После перераспределения компонентов зерновой слой поступает на участок со стенкой 8. В результате взаимодействия с ней в поперечном сечении слоя возникает наклон. Компоненты с меньшей плотностью, оказавшиеся на поверхности слоя, скатываются к стенке 7 и двигаются вдоль нее. Происходит распределение материала между стенками 7 и 8 деки 2. Разделенные компоненты выводятся приемником 3.
1 - вентилятор, 2 - дека, 3 - приемники фракций, 4 - шатун, 5 - зона расслоения, 6 - зона транспортирования, 7, 8 - стенки деки
Рис. 3: а - технологическая схема ВПС; б - схема деки
Экспериментальные значения скоростей при продольном угле наклона деки, равном 0°, приведены в таблице 2.
Таблица 2
Средние скорости зернового материала по деке вибропневмосепаратора
Удельная нагрузка, кг/с-м2 Частота колебаний деки, мин-1 Средние скорости материала (без воздушного потока), м/с Средние скорости материала (с воздушным потоком), м/с
Расчетное значение Экспериментальное значение Расчетное значение Экспериментальное значение
1,55 490 0,108 0,089 0,126 0,128
2,00 510 0,127 0,108 0,144 0,162
Из таблицы 2 следует, что средние скорости перемещения материала, полученные в опытах, при заданных удельных нагрузках, как при воздействии воздушного потока, так и без него, достаточно близки к расчетным значениям.
Рис. 4. Вибропневмосепаратор в составе поточной линии
3. Оценка работы вибропневмосепаратора при повышенных удельных нагрузках.
Исследование проводили на вибропнев-мосепараторе [11,12] при настроечном значении удельной нагрузки, превышающей 2,8 кг/с м2. Исходным материалом служили семена пшеницы сорта Иргина со средним значением объемной массы 0,729 кг/дм3. В качестве примесей использовали свербигу. Среднее значение засоренности этими примесями составляло 96 шт./кг, а их объемная масса - 0,320 кг/дм3. Вибропневмосепаратор имел продольный угол наклона деки 6 градусов, угол направленности колебаний 30 градусов, амплитуду колебаний деки - 15 мм.
Целью исследований явилось изучение влияния частоты колебаний деки вибро-пневмосепаратора на среднюю скорость движения слоя семян и его толщину при настроечном значении скорости воздушного потока 1,3 м/с над слоем семян при частоте колебаний деки 540 1/мин.
Опыты проводили в трехкратной повтор-ности на каждой из частот колебаний деки: 540, 570, 600, 630 1/мин. При проведении опыта измеряли: время прохождения по деке специально подобранной частицы; толщину слоя материала в конце зоны рассоения, в средней части деки и на выходе материала с деки; скорость воздушного потока в конце
зоны расслоения. Определяли средние значения этих величин и расчитывали скорость перемещения слоя семян по деке. По полученным опытным данным были построены графические зависимости (рис. 5).
Из графиков следует, что в исследуемом диапазоне частот колебаний деки, среднее значение скорости движения слоя семян изменяется от 0,16 м/с до 0,34 м/с. Средние значения толщины слоя семян изменяются: в конце зоны расслоения - от 42 до 32 мм, а в средней части деки - от 32 до 22 мм. На выходе из
вибропневмосепаратора среднее значение толщины слоя не превышает 12 мм.
При проведении эксперимента с целью определения рационального диапазона режимов работы вибропневмосепаратора на каждой из частот колебаний деки были определены полнота выделения примесей и потери семян в отходы. Результаты опытов показали, что частота колебаний деки (при установленной удельной нагрузке) должна находиться в пределах 570-600 1/мин (рис. 6).
С %
юо
98
%
94
92
— \ п
щт €
б'//////
§||
540
570
а %
Ю
Рис. 6. Влияние частоты колебаний деки вибропневмосепаратора на полноту выделения примесей и потери семян в отходы
600
630
П мин
-1
Полученные закономерности могут быть использованы для оценки теоретических результатов исследования параметров движения псевдоожиженного слоя семян по деке усовершенствованной конструкции.
Выводы. 1. На основе теоретических исследований процесса движения частицы по колеблющейся перфорированной поверхности, продуваемой наклонным воздушным потоком, рассчитаны средние скорости материала по поверхности деки, в зависимости от различных факторов. Исследования показали, что с увеличением скорости наклонного воздушного потока и частоты колебаний деки увеличивается и средняя скорость перемещения семян, а, следовательно, повышается и удельная производительность.
2. Экспериментальными исследованиями на макетном образце вибропневмосепаратора
установлено, что средние скорости перемещения материала, полученные в опытах при удельных нагрузках 1,5-2,0 кг/с-м2, как при воздействии воздушного потока, так и без него, достаточно близки к расчетным значениям.
3. Оценка работы вибропневмосепаратора при настроечном значении удельной нагрузки, превышающей 2,8 кг/с-м2 , показала, что при частоте колебаний деки в пределах 570600 1/мин. он обеспечивает средние значения степени отделения низконатурных примесей (свербига) не ниже 97%, а потерь семян в отходы - не превышающие 6%.
Литература
1. Дринча В.М. Исследование сепарации семян и разработка машинных технологий их подготовки. Воронеж: НПО «МОДЕК», 2006. 384 с.
2. Поздняков В.М., Зеленко С.А. Экспериментальные исследования влияния скорости воздушного потока на эффективность сортирования зернового материала в установках вибропневматического принципа действия // Техническое и кадровое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве: материалы Международной науч.-практич. конф. (Минск, 23-24 октября 2014 г.) В 2 ч. Ч. 1 / редкол. И.Н Шило [и др.]. Минск : БГАТУ, 2014. C. 208-210.
3. Vladimir Pozdnyakov, Sergei Zelenko (2013), The mathematical description of grain weight with gravity separator s constructive elements, Ukrainian Food Journal, 2(2), pp. 221-229.
4. Marian Panasiewicz, Pawel Sobczak, Jacek Mazur, Kazimitr Zawislak, Dariusz Andrejko (2012), The technique and analy of the process of separation and cleaning grain materials, Journal of Food Engineering, 109 (3), pp. 603-608.
5. Clark ,В. Cleaning seeds by Fluidization/ B.Clark //Journal of Agricultural Engineering Research.-1985.-Vol.31-№3.-pp.231-242.
6. Тарасенко А.П., Оробинский В.И., Мироненко Д.Н. Качество очистки семян на пневмосортировальных столах // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2009. №3. С. 10-11.
7. Галкин В.Д., Хавыев А.А., Хандриков В.А., Грубов К.А., Менгалиев И.П., Килин К.С., Козловский И.Ю. Исследование процессов движения и разделения компонентов семенной смеси в вибропневмоожиженном слое // Пермский аграрный вестник. 2013. №3(3). С. 20-23.
8. Способ разделения зерновых смесей: пат. 2340410 Рос. Федерация. Опубл. 10.12.2008. Б.И. №34.
9. Григорьев С.М., Лурье А.Б., Мельников С.В. Сельскохозяйственные машины и орудия. / Под редакцией д-ра техн. наук., профессора М.Н. Летошнева/ М. Л.: Госсельхозиздат. 1957. 384 с.
10. Кошурников А.Ф., Кошурников Д.А., Кыров А.А. Анализ технологических процессов, выполняемых сельскохозяйственными машинами с помощью ЭВМ: учебное пособие. Ч. II. Пермь: Пермская ГСХА. 1998.381 с.
11. Галкин В.Д., Грубов К.А. Вибропневмосепаратор для подготовки семян // Сельский механизатор. 2010. №2. С. 15.
12. Галкин В.Д. Грубов К.А. Вибропневмосепаратор семян с усовершенствованной декой //Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2011. №4. С. 12-13.
SPEED OF SEEDS FLOW ON THE DECK OF THE VIBRO-PNEUMATIC SEPARATOR OF IMPROVED DESIGN AND EVALUATION OF ITS WORK UNDER HIGH LOAD
V.D. Galkin, Dr. Eng. Sci., Professor,
A.A. Khavyev, V.A. Khandrikov, Cand. Eng. Sci.,
K.A. Grubov, I. Iu. Kozlovskii, V.U. Gorbunov,
I.P. Mengaliev, S.V. Galkin, P.S. Serebrennikov - engineers,
Perm State Agricultural Academy,
113a Geroev Khasana St, Perm 614025 Russia
E-mail: [email protected]
ABSTRACT
The aim of the research is an analytical and experimental determination of the average speed of seed on deck of the vibro-pneumatic separator of the improved design and evaluation of its work under high load.
In order to achieve the aim? theoretical methods were used in the work in compiling and solving differential equations. The evaluation of results of the theoretical research and performance
indicators under excessive load of vibro-pneumatic separator was conducted in the laboratory experiments.
On the basis of theoretical studies on the movement of particles vibrating perforated surfaces on an inclined air flow, we calculated the average speed of the material on the deck surface depending on various factors. The studies showed that increasing speed of the inclined air flow and the oscillation frequency of a deck increases average transfer speed of seeds and, therefore, specific performance increases. Experimental research on maquette sample of vibro-pneumatic showed that the average speed of the material obtained in the experiments by unit loads 1.5-2.0 kg/m2 with as if exposed to air flow, and without it, reasonably close to the calculated values.
The evaluation of the vibro-pneumatic separator showed that when the configuration value of unit loads exceeding 2.8 kg/m2 and with frequency fluctuations of the deck within 570-600 1/min, it provides the average degree of separation of lightweight impurities (bunias) not less than 97%, and the loss of seeds in the waste - less than 6%.
Key words: vibro-pneumatic separator, hard separable impurities, differential equations, speed of seeds, fullness of impurities precipitation, loss of seeds.
References
1. Drincha V.M. Issledovanie separatsii semyan i razrabotka mashinnykh tekhnologii ikh podgotovki (Investagation of seed separation and development of the technology for its preparation), Voronezh: NPO «MODEK», 2006, 384 p.
2. Pozdnyakov V.M., Zelenko S.A. Eksperimental'nye issledovaniya vliyaniya skorosti vozdushnogo potoka na effek-tivnost' sortirovaniya zernovogo materiala v ustanovkakh vibropnevmaticheskogo printsipa deistviya (Experimental investigations of the effect of air flow speed on the efficiency of seed material in vibro-pneumatic separator installations), Tekhnicheskoe i kadrovoe obespechenie innovatsionnykh tekhnologii v sel'skom khozyaistve: materialy Mezhdunarodnoi nauch.-praktich. konf. (Minsk, 23-24 oktyabrya 2014 g.) Part 1 / Ed. I.N Shilo [at al.]. Minsk : BGATU, 2014, pp. 208-210.
3. Vladimir Pozdnyakov, Sergei Zelenko (2013), The mathematical description of grain weight with gravity separator s constructive elements, Ukrainian Food Journal, 2(2), pp. 221-229.
4. Marian Panasiewicz, Pawel Sobczak, Jacek Mazur, Kazimitr Zawislak, Dariusz Andrejko (2012), The technique and analy of the process of separation and cleaning grain materials, Journal of Food Engineering, 109 (3), pp. 603-608.
5. Clark, В. deaning seeds by fluidization/ В^кЛ //Journal of Agricultural Engineering Research.-1985, Vol.31, No.3, pp.231-242.
6. Tarasenko A.P., Orobinskii V.I., Mironenko D.N. Kachestvo ochistki semyan na pnevmosortiroval'nykh stolakh (Quality of seed cleaning on pneumo-sorting tables), Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaistva, 2009, No.3, pp. 10-11.
7. Galkin V.D., Khavyev A.A., Khandrikov V.A., Grubov K.A., Mengaliev I.P., Kilin K.S., Kozlovskii I.Yu. Issledo-vanie protsessov dvizheniya i razdeleniya komponentov semennoi smesi v vibropnevmoozhizhennom sloe (Investigation of processes of movement and separating seed mixture components) Permskii agrarnyi vestnik, 2013, No.(3), pp. 20-23.
8. Sposob razdeleniya zernovykh smesei (Technique to separate seed mixtures), Patent 2340410 Ros. Federatsiya. Published. 10.12.2008. B.I. No.34.
9. Grigor'ev S.M., Lur'e A.B., Mel'nikov S.V. Sel'skokhozyaistvennye mashiny i orudiya. (Agricultural machinery and equipment) Under ed. M.N. Letoshnev: Gossel'khozizdat. 1957, 384 p.
10. Koshurnikov A.F., Koshurnikov D.A., Kyrov A.A. Analiz tekhnologicheskikh protsessov, vypolnyaemykh sel'skokhozyaistvennymi mashinami s pomoshch'yu EVM (Analysis of technological processes performed by agricultural machinery with the help of ECM), Instruction guide. Part II, Perm': Permskaya GSKhA, 1998, 381 p.
