Теоретические предпосылки для определения усилия прижимного полотна для блока сухой очистки картофеля Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

16. Липовский М.И. Рациональный обмолот зерновых культур /

М.И. Липовский - СПб: СЗНИИМЭСХ, 2005. - 140 с. -

ISBN 5-88890-032-Х.

17. Патент №2400049 Универсальный молотильный барабан / Липовский М.И., Перекопский А.Н. - Опубл.00.00.2010, Бюл. №27.

18. Патент №2400050 Универсальный молотильный барабан / Липовский М.И., Перекопский А.Н. - Опубл.00.00.2010, Бюл. №27.

19. Шумаков Н.С., Четыркин Б.Н., Громов А.Г. О Прочности связи зерна с колосом / Н.С. Шумаков, Б.Н. Четыркин, А.Г. Громов // Вопросы механизации сельскохозяйственного производства: Сб. тр. ЧИМЭСХ. - 1970. Вып. 48. - 71 с.

УДК 631.362.3

Е Е. ОРЕШИН, канд. техн. наук; Г А. ЛОГИНОВ; А.М. ЗАХАРОВ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УСИЛИЯ ПРИЖИМНОГО ПОЛОТНА

ДЛЯ БЛОКА СУХОЙ ОЧИСТКИ КАРТОФЕЛЯ

Анализ исследований и конструкций машин для подготовки картофеля по первому классу качества показал, что наиболее эффективными являются щеточное рабочие органы. Для повышения эффективности очистки клубней от почвы на щетки устанавливается прижимное полотно. В статье приведены теоретические предпосылки для определения усилия прижимного полотна. Полученные значения усилия проверены в производственных условиях и составляют 0,6-1,2 Н/клубня.

Ключевые слова: картофель, технология производства, послеуборочная обработка, сухая очистка

E.E. ORESHIN, Cand Sc (Eng); G.A. LOGINOV; A.M. ZAKHAROV

THEORETICAL BACKGROUND FOR CALCULATION OF HORIZONTAL PRESSURE IN A POTATO DRY CLEANING UNIT

Survey of research results and machines designed to ensure first grade potato preparation has revealed the brush working tools to be the most efficient. To

74

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2013. Вып. 84.

improve the potato cleaning from soil a hold-down belt is installed. The paper presents theoretical background for calculation of the horizontal pressure in the unit. The obtained values have been verified under production conditions and are from 0,6 to 1,2 N per tuber.

Key words: potato, production technology, post-harvest treatment, dry

cleaning

Конечный цикл производства - реализация продукции, где сталкиваются интересы покупателей и продавцов. Производителю сельскохозяйственной продукции необходимо реализовать свою продукцию по цене выше себестоимости, что не всегда возможно, так как рынок перенасыщен. В этих условиях выходом из положения является предреализационная подготовка, которая подразумевает доведение продукции до более высоких классов качества. Для картофеля - это сухая очистка или мойка с последующей фасовкой в потребительскую тару. Мойка позволяет доводить картофель до класса «экстра». Однако данный прием не всегда приемлем и оправдан, так как при его проведении становятся видны все недостатки клубня картофеля (повреждения кожуры, вырывы мякоти, язвочки и т.п.), что резко снижает товарный вид продукции. К тому же не в каждом хозяйстве есть возможность проведения операции мойки, так как она требует больших затрат воды и очистных сооружений для стоков.

На фоне вышесказанного привлекательной является сухая очистка картофеля. Анализ предыдущих исследований и конструкций машин привел к выводу, что наиболее эффективными и приемлемыми являются щеточные рабочие органы, на которых очистка клубней основана на воздействии сил трения между клубнями и рабочими органами. Преимуществом щеточных рабочих органов является возможность проникновения ворса щеток в углубления клубней, что дает возможность вычищать оттуда почву, минимизация травмирования продукции.

Отсутствие отечественных машин для сухой очистки клубней картофеля и недостаточное изучение процесса обусловило разработку и изготовление блока для сухой очистки картофеля к передвижной картофелесортировальной линии ПКСП-6-10 (рис. 1).

75

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

1 2 1 3 4

Рис. 1. Картофелесортировальная линия с щеточным блоком для сухой очистки клубней:

1 - упаковщик; 2 - блок сухой очистки (щеточный очиститель); 3 - переборочный стол; 4 - сортировка

Основными составляющими частями блока для сухой очистки (рис. 2) являются рама 1, подъемный транспортер 2, щеточные валы 3, лоток для отвода выделившихся примесей 4, прижимное полотно 5, лоток для схода картофеля 6, привод рабочих органов 7 и опорные колеса 8.

Для повышения эффективности очистки клубней картофеля от прилипшей почвы и снижения запыленности рабочей зоны установлено прижимное полотно. Усилие прижима играет большую роль для эффективности очистки. Так, при недостаточном усилии прижима, прилипшая к клубням почва не очищается в полной мере, при избыточном - не наблюдается разность скоростей в точке контакта между клубнем картофеля и ворсом щеточного вала, что приводит к прохождению первого без очистки.

Для определения оптимального усилия прижима рассмотрим процесс очистки единичного клубня щетками для избранной схемы рабочих органов машины. Возьмем для рассмотрения поперечное сечение щеток и клубня картофеля. Для единичного клубня имеем распределение сил, показанное на рис. 3.

76

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2013. Вып. 84.

Рис. 2. Схема блока для сухой очистки картофеля

Рис. 3. Распределение сил действующих на единичный клубень:

1 - 2 - щеточные валы; 3 - клубень картофеля; l — l - касательная плоскость, к щеточному валу проходящая через точку контакта клубня и щеточного вала

77

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

Рассматривая движение клубня по щеточной поверхности, составим систему дифференциальных уравнений действия сил на неподвижные оси OX и OY

mxc = F - m • g • sin(y + Q)+F3 • cos(y + Q)- N3 • sin(y + Q)

< myc = N -F • sin(y + Q)-m • g • cos(y + Q)-N • cos(y + Q)

YCE = -N3 • fk - F3 • R + F • R

где: F - сила трения скольжения между щеточным валом и клубнем картофеля, Н; F - сила трения качения между клубнем картофеля и полотном, Н; N3 - нагрузка давления полотна, Н; ак - угловая скорость клубня, с-1; ащв - угловая скорость щеточного вала, с-1; mg - сила тяжести, кг; fi - угол между плоскостью, проходящей через оси вращения щеточных валов и вектором N1, град.; fi = fiQ +0 • t

R

(fi0 = arccos---—; y - угол между касательной плоскостью точки

R-+rk

контакта клубня и вала и плоскостью проходящей через оси вращения щеточных валов, град.); Q - угол наклона рабочей поверхности к горизонту, град; ^ - радиус клубня, м; fk - коэффициент трения качения.

Зависимость у от времени определяется выражением

У

~г +е

Л

---Вп-а • t.

2 0

Из теории процесса очистки следует, что клубень по полотну должен катиться без скольжения, а по поверхности щеточного вала скользить.

78

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2013. Вып. 84.

Из этого требования выразим силы трения через соответствующие коэффициенты:

F = N • fck,

где fck - коэффициент трения скольжения клубня по поверхности щетки.

F = N3 • fk,

где f - коэффициент трения качения клубня по полотну.

г r r ac a

E - угловое ускорение клубня, E = — =------

rk rk

или

d 2ф 1 d2 x

dt2

r rdt

2 •

Y - момент инерции клубня, для шара: Y = 0.4• m• r2 [3].

Подставляя полученные символьные выражения в систему уравнений, выразим усилие Nx:

ш 2.5 • N3 • f + m • g • sin Q • cos у + N3 • f • cos Q • cos у + N3 • sin Q • cos у

1 fk - 2.5 • fk

Полученное выражение подставим в первые два уравнения системы уравнений и проинтегрируем:

79

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

2.5 • N3 • fk + m • g • sin(Q + y) + N3 • fk • cos(Q + y)

V = f-

1 f 1.5 ■ m

+ N3 • sin(Q +y) d _ f m •g • sin(y + Q)dt +

1.5 • m f m

+ rN3 • fk • cos(y + Q)± f N3 • sin(y + Q)

J П1 J

dt ——

N3 • fk • t • cos(y + Q)

,, ,k t cosy , q) . , N, • t• sin(y + Q)

3 Jk k>__ g^^ sin(y + Q)-------3 v/

m

m

t • (0,67 • N3 • sin(Q + 0,58) + 1,67 • N3 • f )

m

t • (0,67 • N3 • f • cos(Q + 0,58) + 0,67 • g • m • sin(Q + 0,58))

m

2.5 • N3 • fk + m • g • sin(Q + y) + N3 • fk -cos(Q + y)

V, =f

| N3 • sin(Q + y)

m ^fck _ 2^ fok )

m

dt - f

(fk _ 2.5 • fk)

N3 • fk • sin(y + Q)

dt -

m

m g cos(y + Q) N3 cos(y + Q)

jm-g-

m

dt _j:

dt —

m

? t~(N3 • sin(y + Q) + 2,5• N3 • fk + N3 • fk • cos(y + Q)) +

m • (f* + _2,5 • fck)

t • (g • m • sin(y + Q)) N3 • t • cos(y + Q)

+ m 4 fck +_2,5^ fck ) m

- g t cos(y + Q) -

N3 fk t sin(y + Q)

m

>

+

+

Скорость клубня по щеточной поверхности определяется выражением

V=з/ VX + V, .

Для анализа полученного выражения построили график зависимости его от времени и приложенного усилия N3, используя систему компьютерной графики Mattaad 15 (рис. 4).

80

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2013. Вып. 84.

Рис. 4. График определения усилия прижима клубня к щеточной поверхности прижимным полотном

Из построенного графика (рис. 4) видно, что скорость клубня по щеточной поверхности возрастает в зависимости от времени нахождения клубня на рабочей поверхности и усилия прижима. Оба этих фактора прямо пропорциональны эффективности очистки. Но, скорость перемещения клубня картофеля по рабочей поверхности не должна превышать 3 м/с [2], что и будет являться ограничивающим фактором при определении усилия прижима. Для наглядности, максимальную скорость ограничим отсекающей плоскостью (серая поверхность см. рис. 4). Диапазон скоростей ниже этой плоскости является рабочим. Время нахождения клубней на очищающей поверхности примем равной t = 5,0 с (среднее время очистки клубней на щеточной поверхности без верхнего прижима по данным хронометража). Тогда усилие прижимом должно находиться в пределах N = 0,6 -^1,2 Н/клубень.

81

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

Определим усилие на 1 м2. Так как площадь поперечного сечения клубня Sj=0,0064 м2 (принят средний диаметр клубня продовольственной фракции Бсрк=0,08 м2), то минимальное усилие составит 93,75 Н/м2, максимальное - 187,5 Н/м2.

Полученные значения усилия прижима проверили в производственных условиях Ленинградской ПООС. Проверка показала целесообразность его применения по эффективности очистки, которая составила 88%. На выходе с блока сухой очистки продовольственный картофель по содержанию почвы соответствовал первому класса качества по ГОСТ Р 51808-2001 [1].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ Р 51808-2001. Картофель свежий продовольственный, реализуемый в розничной торговой сети. - М.: Изд-во стандартов, 2001.

2. Машины для сортировки и послеуборочной обработки картофеля. / Н.Н. Колчин, В.П. Трусов - М.: Машиностроение, 1966. -256 с.

3. Левитский Н.И. Курс теории механизмов и маши. / Н.И. Ле-витский - М.: Выс. шк., 1985. —279 с.

УДК 631.635.044

С.А. РАКУТЬКО, д-р техн. наук; А.Е. МАРКОВА, канд. с.-х. наук;

В.Н. СУДАЧЕНКО, канд. техн. наук; ТВ. КОЛЯНОВА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СВЕТОДИОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ОБЛУЧЕНИЯ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ РАССАДЫ ТОМАТА И ОГУРЦА

Приведены результаты экспериментальных исследований досвечива-ния светодиодными светильниками рассады томата F1 Благовест и огурца F1 Кураж, получена более ранняя высококачественная рассада с наименьшими затратами электроэнергии на единицу сухого вещества по сравнению с досве-чиванием растений натриевыми лампами высокого давления ДНаЗ супер/ Reflux S 400.

Ключевые слова: энергоэффективность, светодиоды, светокультура

82