Сравнительная оценка аксиально-роторной и классической молотильно-сепарирующих систем по комплексному критерию эффективности Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Сравнительная оценка аксиально-роторной и классической молотильно-сепарирующих систем по комплексному критерию эффективности

В.Е. Бердышев, к.тн, департамент научно-технологической политики и образования

В опубликованных материалах определены оптимальные значения конструктивных, технологических и регулировочных параметров молотильно-сепарирующих систем (МСС) классического и аксиально-роторного типов исходя из минимизации потерь зерна при допустимых уровнях его дробления [1, 2]. Комплексный критерий эффективности [3] позволяет сравнить различные МСС по одному, двум и большему числу показателей. Одним из недостатков аксиально-роторных МСС считают повышенные энергозатраты. Для оценки степени влияния регулировочных и технологических параметров на потребную технологическую мощность молотильно-сепарирую-щих устройств (МСУ) классического и аксиально-роторного типов приняты уровни факторов и пределы их варьирования, приведённые в таблице.

За критерий оптимизации принята потребная на выполнение технологического процесса мощность.

Из проведённых предварительных экспериментов и расчётов по ранее принятой программе [4] были получены уравнения регрессии: для классической МСС:

Ыт = 48,1 + 5,8х1 — 4,18x2 + 6,4х3 — ^

— 0,1х1х2 + 1,1х1х3 — 0,3х2х3+ 0,1х1х2х3; (

для аксиально-роторной МСС:

Ит = 61,83 + 9,4хз + 9,1x4 + 4,2ху + (2)

+ 0,8х3х4 + 0,6х3х7 + 0,6х4х7+ 0,15х3х4х7.

Для сравнения мощности МСС классического и аксиально-роторного типов по комплексному критерию преобразуем зависимость комплексного критерия эффективности. При этом выбраны факторы, наиболее влияющие на удельную мощность, по степени значимости для классической и аксиально-роторной МСС соответственно: х1 — подача в МСУ, кг/с; х2 — зазор на выходе

Факторы, их уровни и интервалы варьирования

Факторы Уровни фактора Интервал варьирования

0 -1 +1

Для МСУ классического типа

х1 - подача в МСУ, кг/с 6 4 8 2

х2 - зазор на выходе из молотильного барабана, мм 4 2 6 2

х3 - частота вращения молотильного барабана, мин-1 1050 900 1200 150

Для МСУ аксиально-роторного типа

х3 - длина МСУ, мм 2400 1500 3300 900

х4 - подача в МСУ, кг/с 8 6 10 2

х7 - угол наклона винтовых направигелеи кожуха, град. 64 56 72 8

из молотильного барабана, мм; х3 — частота вращения, мин-1; х3 — длина МСС, мм; х4 — подача в МСС, кг/с; х7 — угол наклона винтовых направителей кожуха, град. Оставшиеся факторы в уравнениях регрессии приняты на уровне

оптимальных значений [1, 2], а технологическая мощность на минимальном уровне.

В результате получены выражения комплексного критерия эффективности для «классической» МСС зерноуборочного комбайна:

Кэ =

N Ш

48,1 + 5,8х1 - 4,18х2 + 6,4х3 - 0,1х1 х2 + 1,1х1 х3 - 0,3х2х3 + 0,1х1 х2х3

(3)

N шт

Кэ =------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------т (4)

(61,83 + 9,4 х3 + 9,1х4 + 4,2 х7 + 0,08 х3 х4 + 0,6 х3 х7 + 0,6 х4 х7 + 0,15х3 х4 х7)

В данных зависимостях допустимые значения потерь и дробления зерна приняты равными соответственно потерям и дроблению зерна зерноуборочными комбайнами при оптимальных условиях их использования и регулировках рабочих органов, а факторы х{ — в кодированном виде.

кэ

1 и----------------------------

Изменения комплексного критерия эффективности в зависимости от приведённой подачи хлебной массы в молотилку комбайна на уборке озимой пшеницы представлены на рисунке 1.

Приведённые графики свидетельствуют о преимуществе с точки зрения энергоёмкости

0,2

-1

-0,5

0

Хі, X,

классическая МСС

0,5

Рис. 1 - Изменение комплексного критерия эффективности от величины приведённой подачи

(X - классическая и х4 - аксиально-роторная МСС) на уборке озимой пшеницы по удельной мощности

классической МСС зерноуборочного комбайна в сравнении с аксиально-роторной.

Для сравнительной оценки по комплексному критерию, включающему потребную технологическую мощность, потери зерна и его дробление, зависимости (3) и (4) преобразованы в уравне-

ния регрессии для классической МСС зерноуборочного комбайна (5) и аксиально-роторной МСС зерноуборочного комбайна (6).

Изменения комплексного критерия эффективности, включающего потребную технологическую мощность, потери зерна и его дробление, в

0

1

♦

Кэ = -

т~тдоп т~тдоп дтшіп Пз Пдр 1 т

(0,37 + 0,1721х1 + 0,2084х2 - 0,0981х3 + 0,002х1 х2 + 0,008х1 х3 + 0,004х2х3 + + 0,295х12 + 0,329х22 + 0,245х32)(0,8633 - 0,1525х1 + 0,0288х2 + 0,2314х3 +

+ 0,001х1 х2 + 0,006х1 х3 + 0,003х 2 х3 + 0,187 х^2 + 0,427х^ + 0,383х^)(48,1 +

+ 5,8х1 -4,18х2 + 6,4х3 -0,1х1 х2 + 1,1х1 х3 -0,3х2х3 + 0,1х1 х2х3)

(5)

Кэ = -

т~тдоп т~тдоп душії Пз Пдр 11 т

(0,264 - 0,03х3 + 0,1308х4 - 0,0219х7 + 0,01х3х4 - 0,008х3х7 + 0,014х4х7 + + 0,155х32 + 0,272х42 + 0,099х72)(0,6749 + 0,0295х3 + 0,1238х4 - 0,0058х7 +

+ 0,029х3х4 + 0,021х3х7 - 0,043х4х7 + 0,161х3 + 0,135х4 + 0,092х7)(61,83 + + 9,4 х3 + 9,1х4 + 4,2 х7 + 0,08х3 х4 + 0,6 х3 х7 + 0,6 х4 х7 + 0,15 х3 х4 х7)

(6)

кэ

ХЬ Х4

♦ — аксиально-роторная МСС; А — классическая МСС

Рис. 2 - Изменение комплексного критерия эффективности, включающего потребную технологическую мощность, потери зерна и его дробление, от величины приведённой подачи (х1 - классическая и х4 - аксиально-роторная МСС) на уборке озимой пшеницы

зависимости от приведенной подачи в молотилку зерноуборочного комбайна на уборке озимой пшеницы представлены на рисунке 2.

Таким образом, если критерий эффективности включает три основных показателя, характеризующих выполнение технологического процесса — потребную технологическую мощность, потери зерна и его дробление, то МСС аксиально-роторного типа имеет преимущество практически на всем диапазоне изменения приведенной подачи над МСС классического типа. Однако значение коэффициента эффективности составляет кэ = 0,2—0,5, что говорит о необходимости совершенствования ее конструкции.

Литература

1. Бердышев В.Е. Оптимизация конструктивных и технологических параметров классической молотильно-сепарирую-щей системы зерноуборочного комбайна // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2012. № 3 (27). С. 175-178.

2. Бердышев В.Е. Оптимизация конструктивных и технологических параметров аксиально-роторной молотильно-сепарирующей системы // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. № 3 (19). С. 114-117.

3. Бердышев В.Е. Комплексный показатель качества работы зерноуборочного комбайна // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2012. № 2 (18). С. 142-148.

4. Дегтярев Ю.П., Филатов А.И. Регрессионный анализ на ПЭВМ // Сборник научных трудов Волгоградского СХИ. Волгоград, 1992. С. 128-131.