«Интенсификация процесса сепарации горизонтальным цилиндрическим решетом с авторезонансным режимом движения обрабатываемого зерна» тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Крум Василий Андреевич

• Крум Василий Андреевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Крум Василий Андреевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ РАССМАТРИВАЕМОГО ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Особенности технологии послеуборочной обработки зерна в условиях Западной Сибири и актуальность темы исследования

1.2 Требования к рабочим органам для первичной очистки зерна

1.3 Энергетическая модель процесса сепарации в зерноочистительных машинах

1.4 Анализ работ, связанных с исследованием цилиндрических решет

1.5 Обоснование и анализ резонансных и авторезонансных явлений

1.6 Новый подход в методологии теоретических исследований рабочих органов зерноочистительных машин

1.7 Основные положения синергетической теории взаимодействия обрабатываемого зерна с рабочими органами зерноочистительных машин

1.8 Общие выводы по первой главе. Задачи исследования

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АВТОРЕЗОНАНСНОГО ПОРЦИОННОГО РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ ЗЕРНА В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ РЕШЕТЕ С ПОЗИЦИИ СИНЕРГЕТИКИ

2.1 Построение структуры системы «цилиндрическое решето -обрабатываемое зерно» и ее характеристика

2.2 Баланс и трансформирование энергии в системе «цилиндрическое решето - обрабатываемое зерно»

2.3 Закономерности образования свободной энергии зерна в горизонтальном цилиндрическом решете

2.4 Синергетическая модель поведения системы «горизонтальное цилиндрическое решето - обрабатываемое зерно»

2.5 Теоретическое обоснование авторезонансного порционного режима движения зерна в горизонтальном цилиндрическом решете

2.5.1 Закономерности изменения силового поля горизонтального цилиндрического решета

2.5.2 Выводы из анализа силового поля горизонтального цилиндрического решета

2.6 Теоретическое обоснование конструктивного решения, осуществляющего авторезонансный порционный режим движения зерна в цилиндрическом решете

2.7 Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Методика теоретического исследования

3.2 Методика экспериментального исследования

3.2.1 Устройство лабораторной установки

3.2.2 Методика оценки интенсивности процесса сепарации

3.2.3 Достоверность экспериментальных исследований

3.2.4 Математическая обработка экспериментальных данных

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕШЕТА С АВТОРЕЗОНАНСНЫМ ПОРЦИОННЫМ РЕЖИМОМ ДВИЖЕНИЯ ЗЕРНОВОГО ВОРОХА

4.1 Организация и программа экспериментальных исследований

4.2 Анализ режимов движения зерна в горизонтальном цилиндрическом решете с учетом бокового давления зерна на торцевые стенки

4.2.1 Анализ режимов движения овса в горизонтальном цилиндрическом решете

4.2.2 Анализ режимов движения ячменя в горизонтальном цилиндрическом решете

4.2.3 Анализ режимов движения гороха в горизонтальном цилиндрическом решете

4.2.4 Анализ режимов движения пшеницы в горизонтальном цилиндрическом решете

4.3 Закономерности перехода энергии от цилиндрического решета в обрабатываемое зерно

4.4 Закономерности процесса сепарации зерна в горизонтальном цилиндрическом решете при авторезонансном порционном режиме его движения

ГЛАВА 5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕШЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОРЕЗОНАНСНОГО ПОРЦИОННОГО РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ ЗЕРНА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему ««Интенсификация процесса сепарации горизонтальным цилиндрическим решетом с авторезонансным режимом движения обрабатываемого зерна»»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Увеличение производства зерна в Российской Федерации является главной задачей, обеспечивающей продовольственную безопасность страны. Зерно является базой для повышения производства мяса, молока и других важных продуктов сельскохозяйственного производства.

Мероприятия государственной программы развития сельского хозяйства и рынков сельскохозяйственной продукции на 2013-2020 гг. позволят обеспечить увеличение производства зерна до 115 млн т, экспортного потенциала зерна - до 30 млн т, муки - до 10,3 млн т. Следовательно, миллионы тонн зерна несколько раз проходят через зерноочистительные и сортировальные машины.

Важнейшей проблемой в производстве зерна в условиях Западной Сибири является его послеуборочная обработка и хранение, поскольку уборка зерновых проводится в ограниченное время в промежутках между осенними дождями. Сроки уборки ограничиваются, с одной стороны, поздним созреванием зерновых культур, а с другой - ранним выпадением осадков в виде снега.

Влажность и засорённость поступающего от комбайнов зерна являются главными факторами, снижающими производительность рабочих органов существующих зерноочистительных машин и сушилок. Так, в соответствии с ГОСТ 5888-63, на каждый процент увеличения сорных примесей в зерне выше 10% производительность воздушно-решетных машин при очистке снижается на 2%, а на каждый процент увеличения влажности зерна сверх 16% производительность их уменьшается на 5% [123]. Выбор технологии для первичной обработки такого зерна и рабочих органов сушильных и очистительных машин должен обеспечивать более высокую производительность обработки влажного зерна. Для зерноочистительных машин необходимы новые рабочие органы, более активно воздействующие на влажное и засорённое зерно, в которых используются новые достижения в технике: сложные силовые поля, возникающие от сочетания центробежных, инерционных, гравитационных сил, явления авторезонанса [4]. Применение авторезонансных систем дает возможность многократно снизить затраты мощности, металлоемкость

машин, повысить их производительность и КПД. Поэтому поиск новых решений интенсификации процесса сепарации зерна с применением автрорезонанса является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный аграрный университет» в рамках государственной темы № АААА-А17-117091170023-4 «Разработка теории взаимодействия обрабатываемого зерна с рабочими органами зерноочистительных машин».

Объект исследования. Процесс сепарации зерна в горизонтальном цилиндрическом решете с использованием авторезонансного порционного режима движения.

Предмет исследования. Закономерности процесса сепарации зерна в горизонтальном цилиндрическом решете при авторезонансном порционном режиме движения.

Научная гипотеза. Предполагается, что авторезонансный порционный режим работы цилиндрического решета позволит интенсифицировать процесс сепарации за счёт увеличения кинематического режима и площади поверхности решета, непосредственно участвующей в выделении фракций, снизить затраты энегрии на очистку зерна.

Цель исследования. Повышение эффективности процесса работы горизонтального цилиндрического решета на очистке зернового вороха за счет использования авторезонансного порционного режима движения.

Методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования автор проводил на основе синергетического междисциплинарного подхода к изучению процесса работы зерноочистительных машин, разработанного В.А. Патри-ным, где методика исследования процесса работы цилиндрического решета рассматривается на основе системного подхода с использованием нелинейной механики, теории бифуркаций и теории устойчивости сложных диссипативных динамических систем. Экспериментальные исследования были выполнены на лаборатор-

ных и производственных установках с использованием фото и видеосъёмки, современных приборов и методов обработки полученных результатов опытов в соответствии с существующими государственными стандартами.

Научную новизну составляют:

1. Теоретическое обоснование авторезонансного порционного режима движения зерна в цилиндрическом решете, включающее элементы энергодинамической теории взаимодействия обрабатываемого зерна с горизонтальным цилиндрическим решетом.

2. Закономерности процесса сепарации зерна при авторезонансном порционном режиме с учетом перехода энергии от поверхности решета и боковой поверхности колец в обрабатываемое зерно.

3. Закономерности влияния физико-механических и кинематических параметров на устойчивость авторезонансного порционного режима движения зерна.

Новизна технических решений подтверждается четырьмя патентами РФ на изобретения (№2651664, 2457046, 2461431, 2459906).

Основные положения, выносимые на защиту:

- технологическая схема решета и конструкция устройства, обеспечивающие авторезонансный порционный режим его работы;

- закономерности образования авторезонансного порционного режима на основе учета перехода энергии от поверхности решета и колец в обрабатываемое зерно;

- закономерности процесса сепарации и основные параметры горизонтального цилиндрического решета при авторезонансном порционном режиме.

Теоретическая и практическая значимость результатов исследования.

1. Получены закономерности перехода системы «решето - зерно» в авторезонансный порционный режим движения, которые позволяют интенсифицировать процесс сепарации в цилиндрическом решете, снизить затраты энергии, увеличить его удельную производительность.

2. Обоснованы конструктивно-режимные параметры горизонтального цилиндрического решета, обеспечивающие авторезонансный порционный режим его работы.

3. Результаты исследований могут быть использованы в проектно-конструк-торских организациях при разработки новых зерноочистительных машин, а также в учебно-методических целях.

4. Методика обоснования авторезонансного порционного режима движения зерна в горизонтальном цилиндрическом решете с позиции синергетики.

Реализация результатов исследования.

Производственная проверка разработанного сепаратора была проведена в ООО «Нива» Новосибирского района Новосибирской области. Полученные результаты исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВО Новосибирского государственного аграрного университета.

Степень достоверности результатов исследования подтверждается применением современных апробированных в академической науке методов: синергетики, нелинейной механики, неравновесной термодинамики, математического анализа путем сопоставления результатов теоретических и экспериментальных исследований, применением измерительных приборов, прошедших поверку.

Производственные испытания полностью подтвердили научную гипотезу и результаты исследований.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на III этапе Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых аграрных вузов России в Саратовском ГАУ (г. Саратов, 2013, 2014 гг.), на трёх научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Новосибирского ГАУ и Красноярского ГАУ (2000 - 2016 гг.), двух научно-практических семинарах «Современные технологии и технические средства для очистки, сушки и хранения зерна» (29 ноября 2016 г. - в Усть-Тарском районе, ЗАО «Яркуль-Матюшкинское», 2 декабря 2016 г. - в Сузунском районе, ЗАО «им. Кирова»), на всероссийской научной конференции в Новосибирском ГАУ (2017 г.).

Личный вклад соискателя. Автор принимал непосредственное участие во всех этапах выполнения настоящей диссертационной работы: обосновал цель и задачи исследования, выполнил анализ научных публикаций по научным исследованиям горизонтальных цилиндрических решет, участвовал в проектировании и изготовлении лабораторной установки и зерноочистительной машины, в разработке методики исследований и проведении лабораторных опытов и их обработке, организовал хозяйственные испытания исследуемого горизонтального цилиндрического решета с авторезонансным порционным режимом движения обрабатываемого зерна.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 16 печатных работ, в том числе 7 в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено 4 патента РФ на изобретения.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 132 источника, в том числе 5 иностранных. Работа изложена на 171 страницах машинописного текста, включающая 32 рисунка, 16 таблиц и 8 приложений.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ РАССМАТРИВАЕМОГО ВОПРОСА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Особенности технологии послеуборочной обработки зерна в условиях Западной Сибири и актуальность темы исследования

Посевная площадь, занятая под зерновыми культурами в Омской и Новосибирской областях, Алтайском крае, составляет десятки миллионов гектаров. Миллионы тонн зерна каждый год проходят по несколько раз через зерноочистительные и сортировальные машины. Около одной трети стоимости производства зерна тратится на послеуборочную обработку. Особенности уборки и послеуборочной обработки зерновых культур в условиях Западной Сибири заключаются в следующем:

1. Многолетний анализ погодных условий в период уборки зерновых [52,123] показал, что около половины уборочного периода занято выпадением осадков (30% годовой нормы осадков выпадает в сентябре и начале октября).

2. Сроки уборки ограничиваются поздним созреванием зерновых культур и ранним образованием снежного покрова. Период уборки и, соответственно, послеуборочной обработки составляет всего 1-1,5 месяца, при этом половина данного периода дождливая. В последние несколько лет (2010-2018 гг.) тысячи гектаров гречихи, пшеницы, овса в Новосибирской области и Алтайском крае уходили под снег. Уборка их иногда осуществлялась ранней весной после схода снежного покрова.

3. Зерно от комбайнов на послеуборочную обработку поступает повышенной влажности (20-25%), что ведет к необходимости скорейшей отчистки зерна от сорных примесей и сушке. При задержке с первичной обработкой снижается качество зерна, идет его самосогревание, теряется всхожесть, возникает опасность использования такого зерна даже в животноводстве.

4. Теория и практика показали, что производительность плоскорешетных зерноочистительных машин при обработке зерна повышенной влажности резко снижается. Реальная производительность их составляет 20-30% от паспортных показателей, так как кинетическая энергия от поверхности решета плохо переходит во влажную, вязкую, засоренную структуру зернового вороха. Нужны другие рабочие органы, активно воздействующие на зерновой ворох повышенной влажности.

5. Дальнейшее увеличение производительности зерноочистительных машин для первичной обработки зерна может идти по двум направлениям:

а) увеличение площади решетной поверхности, что ведет к возрастанию габаритов машины, металлоемкости, инерционных нагрузок, повышает затраты на обработку зерна и стоимость самих машин в несколько раз;

б) повышение удельной производительности рабочих органов зерноочистительных машин за счёт увеличения коэффициента использования поверхности решета и более интенсивного воздействия рабочего органа на зерновой ворох.

Второй путь является более перспективным, особенно для первичной обработки зерновых культур повышенной влажности.

6. Организационные проблемы в послеуборочной обработке зерна в условиях Западной Сибири состоят в следующем:

а) парк машин устарел. Комплексы для послеуборочной обработки зерна и используемые в них машины изношены на 90%. Стоимость новых сложных машин составляет несколько миллионов. Купить их фермерские и средние акционерные хозяйства не имеют возможности;

б) крупные элеваторы расположены на больших расстояниях от производителей зерна, оказались у собственников-монополистов, диктующих высокие цены за очистку, сушку и хранение зерна.

Учитывая большие расстояния до элеваторов, плохие дороги, нехватку транспорта в период уборки и высокую стоимость обслуживания хозяйств элеваторами, необходимость в разработке и изготовлении высокопроизводительных машин для первичной обработки зерна повышенной влажности становится актуальной.

1.2 Требования к рабочим органам для первичной очистки зерна

Патрин В.А. [84] определил условия, необходимые для разделения сыпучих сред на фракции в зерноочистительных машинах. На рисунке 1 представлен перечень необходимых условий для очистки зернового вороха в горизонтальных цилиндрических решетах.

Степень псевдоожижения сыпучей среды характеризует подвижность частиц относительно друг друга, т.е. приближение ее к свойствам вязкой жидкости.

Физическая сторона псевдоожижения состоит в полной или частичной ликвидации связей между частицами под действием силового поля, сил вибрации, действия воздушного потока, невесомости и т.д. Псевдоожижение - это более общее понятие по сравнению с послойным сдвиговым течением сыпучей среды. В.А. Пат-риным [84] предложен количественный параметр псевдоожижения, определяемый скоростью растекания сыпучей среды.

Проведем анализ необходимых условий, при которых цилиндрические решета будут работать эффективно.

Первое условие. Наличие признака делимости определяется путем предварительного анализа исходного материала в лабораторных условиях. Строятся вариационные кривые распределения фракций по размерам, парусности. Задается процентное содержание потерь основной культуры, по которому подбирается размер решета. На практике для этой цели используются лабораторные решета.

Второе условие - образование поровых промежутков в сыпучей среде для перемещения мелких частиц к разделяющей поверхности (решету). Данное условие является необходимой технологической операцией для всех зерноочистительных и сортировальных машин.

Целью псевдоожижения и сдвигового послойного течения сыпучей среды является уменьшение сил связи между частицами и образование пор в зерновом ворохе. В поры попадают мелкие частицы, которые постепенно перемещаются в направлении действия силового поля, уменьшая свою потенциальную энергию.

Крупные, легкие частицы всплывают. Для псевдоожижения используются переменные инерционные силы при горизонтальных, вертикальных, наклонных, круговых гармонических колебаниях рабочего органа, а также быстрые сдвиговые течения сыпучей среды. Для псевдоожижения используются сложные силовые поля с участием центробежных сил, сил инерции, вибрации и воздушного потока.

Все рабочие органы зерноочистительных машин, включая вращающиеся, являются гармоническими осцилляторами [84].

Третье условие - наличие сил связи между частицами внутри зернового тела, а также между поверхностью рабочего органа и обрабатываемым зерном, необходимых для передачи энергии от рабочего органа в зерновую среду, является обязательным для всех зерноочистительных машин. Если силы связи между частицами внутри зернового вороха и поверхностью рабочего органа, а также зерновым телом будут отсутствовать, то свободная энергия не передается от поверхности решета в зерно, следовательно, будет отсутствовать псевдоожижение и сдвиговое течение, что является нарушением второго условия. Процесс сепарации в любой зерноочистительной машине осуществляется за счет свободной энергии, поступающей в обрабатываемое зерно от поверхности рабочего органа.

Четвёртое условие: для того чтобы свободная энергия перешла от поверхности рабочего органа в зерно, движение зерна в машине должно быть согласованным и цикличным. Каждый цикл должен состоять как минимум из двух фаз, где наряду с общим перемещением зерна вдоль рабочего органа все частицы движутся по своим траекториям и имеют фазу относительного покоя (где накапливают потенциальную энергию) и затем переходят в фазу свободного движения, в которой свободная энергия расходуется на процесс сепарации. Согласованное цикличное движение частиц зернового вороха, по данным В.А. Патрина [84], имеет место на всех плоскорешетных и цилиндрических рабочих органах там, где есть гармонические колебания силового поля рабочего органа.

Пятое условие относится ко всем зерноочистительным машинам и определяет непрерывность технологического процесса очистки зерна, настройку на требуемое

качество разделения и оптимальную производительность за счет изменения скорости зернового потока по поверхности рабочего органа.

Рисунок 1 - Необходимые условия для оптимального разделения зернового вороха на фракции в зерноочистительных машинах [84]

Зерноочистительные машины для первичной очистки должны иметь возможность обрабатывать зерновой ворох влажностью до 30 % с содержанием сорных примесей до 20 %, в том числе соломистых до 5 %, без существенного снижения их производительности. Машины должны выделять не менее 50 % сорных примесей и полностью - соломистые. Содержание полноценных зерен в отходах не должно превышать 0,2 %. В процессе предварительной очистки зерновой ворох должен делиться как минимум на две фракции: очищенное зерно и отходы [123].

1.3 Энергетическая модель процесса сепарации в зерноочистительных машинах

При изучении процесса сепарации зерна на плоских решетах В.В. Гортин-ский принял следующую гипотезу: интенсивность сепарации, или время йЬ, необходимое для проникновения частиц через элементарный слой весом прямо пропорциональна (толщине слоя) и обратно пропорциональна градиенту скоростей движения элементарных слоев в данной точке сыпучего тела [31]:

(И = А — , (1.1)

Д V'

где А - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств проходной частицы и обрабатываемого зерна.

Градиент послойного движения определяется отношением скоростей сдвига верхнего Ув и нижнего слоя Ун к толщине зерна на решете - Н:

V —V

ду = у-^ = ^ у, (1.2)

где tg у - тангенс угла перемещения слоев.

В.В. Гортинский вывел аксиому о необходимости увеличения шероховатости поверхности плоских решет. На гладких решетах послойное сдвиговое течение зерна может отсутствовать. Он теоретически доказал, что для плоских решет и сит существуют пределы кинематических режимов (частоты колебаний), при которых

послойное сдвиговое течение слоев в зерновом теле прекращается, и возникает ситуация, при которой свободная энергия не переходит от решета в обрабатываемое зерно.

Анализируя формулу (1.2), можно сказать, что В.В. Гортинский впервые указал на зависимость скорости просеивания от интенсивности сдвигового течения, которая, в свою очередь, зависит от количества свободной энергии, поступающей в обрабатываемое зерно от рабочего органа.

Одним из наиболее перспективных направлений повышения производительности зерноочистительных машин является использование в них быстрых сдвиговых течений обрабатываемой среды. В существующих рабочих органах зерноочистительных машин используется течение Куэтта, когда частицы при послойном движении касаются друг друга. При быстрых сдвиговых течениях сыпучей среды разрыв между двумя частицами в траектории может превышать размер их диаметра.

Впервые эксперименты по изучению движения гранулированных материалов в режиме быстрых течений были выполнены Р. Бэгнольдом, затем появились десятки теоретических работ, связанных с изучением быстрых потоков гранулированных сред в инерционных режимах, следующих авторов: O.J. Schawarz et al. [128], S. Campbell [131].

В России быстрыми сдвиговыми течениями гранулированных сред занимались Х.И. Раскин, Е.Б. Кремер, А.Я. Фидлин, И.В. Ширко, А.В Семенов, Ю.А. Бе-резин, Л.А. Сподорева [17,125,126].

Теоретическое и экспериментальное исследование быстрых сдвиговых течений зерна в цилиндрическом решете было выполнено в диссертационной работе А.В. Патрина «Обоснование процесса сегрегации при инерционном сдвиговом течении зернового вороха в горизонтальном цилиндрическом решете» (Новосибирск, 2014 г.). Позднее, в 2014-20 гг., В.А. Патрин в работе «Разработка теории взаимодействия обрабатываемого зерна с рабочими органами зерноочистительных машин с позиции синергетики» нашел закономерности перехода кинетической энергии от

рабочих органов в обрабатываемое зерно. Для псевдоожижения используются переменные инерционные силы при горизонтальных, вертикальных, наклонных, круговых гармонических колебаниях рабочего органа, а также быстрые сдвиговые течения сыпучей среды в горизонтальных цилиндрических решетах. Для псевдоожижения применяются сложные силовые поля с участием центробежных сил, вибрации, воздушного потока.

Анализируя силовые поля зерноочистительных машин, В.А. Патрин [84] отмечает: «почти все рабочие органы зерноочистительных машин, включая вращающиеся, являются гармоническими осцилляторами». В любой зерноочистительной машине имеет место переменное, изменяющееся по гармоническому закону силовое поле, сдвигающее и разрыхляющее обрабатываемую зерновую среду.

1.4 Анализ работ, связанных с исследованием цилиндрических решет

Прежде чем выбрать рабочий орган для первичной обработки зернового вороха повышенной влажности, отметим преимущества и недостатки рабочих органов существующих зерноочистительных машин.

Плоские решета совершают возвратно-поступательные прямолинейные или круговые колебания. Перевод зернового вороха в псевдоожиженное состояние осуществляется за счет действия сил инерции в поле силы тяжести. Регулирование процесса сепарации в них состоит в изменении частоты вращения кривошипа (изменяется сила инерции), амплитуды колебаний и угла наклона поверхности решета.

Недостатки плоскорешетных рабочих органов:

1. Возвратно-поступательное движение больших масс (решетных станов, шатунов, зерна на решете) создает инерционные нагрузки на привод, движущиеся части машины, раму, вибрация приводит к смещениям частей рамы, появляются блуждающие колебания, которые накладываются на заданные технологические, искажают их.

П.Н. Лапшин [60] отмечает: «...эксплуатация данных машин показала, что действительные характеристики движения решетных станов не соответствуют оптимальным (паспортным) параметрам. Расхождение их составляет 10-36 %. Вибрационные перемещения рам машин первичной очистки зерна в 2-8 раз превышают допустимые значения».

2. Вибрация снижает производительность машин, их надежность, приводит к разрушениям рамы и рабочих органов, затрачивается значительная энергия на преодоление вредных колебаний, которые передаются на другие машины, нарушают их технологический процесс.

3. Все плоскорешетные машины работают в поле силы тяжести. Режимы их работы полностью зависят от ускорения силы тяжести, которая является постоянной величиной (передача энергии в обрабатываемое влажное зерно ограничивается величиной силы трения зерна по решету).

4. Плоскорешетные машины имеют сложный привод решетного стана и механизма очистки решета.

Преимущества цилиндрических рабочих органов

Главной отличительной особенностью горизонтальных вращающихся рабочих органов является простой привод, отсутствие инерционных возвратно-поступательных нагрузок, наличие центробежного ускорения, которое совместно с ускорением силы тяжести позволяет получать сложные силовые поля внутри цилиндра, передавать большое количество потенциальной энергии в обрабатываемое влажное зерно, что обеспечивает их высокую удельную производительность.

В обогатительной, химической, сельскохозяйственной и перерабатывающей отраслях экономики существуют свои научные школы, свой подход к исследованию горизонтально вращающихся рабочих органов машин, отличающихся их назначением и видом обрабатываемого сыпучего материала.

Почти все научные работы по цилиндрическим машинам выполнены на основе детерминистского подхода, при котором закономерности движения материальной точки, полученные в виде аналитических выражений, переносятся механи-

чески на всю зерновую среду, что является грубым допущением, не соответствующим реальному движению сыпучей среды. Результаты теоретических исследований, как правило, не использовались при разработке новых машин.

Первые научные работы при изучении шаровых мельниц, вращающихся печей, окомковывателей были выполнены в горно-обогатительной промышленности. Основы теории водопадного и перекатного режимов движения обрабатываемой среды разработаны Э.В. Дэвисом в 1920 г. [43], развиты Л.Б. Левенсоном, уточнены В.М. Осецким [80], З.Б. Кантаровичем, позднее Н.П. Нероновым, В.А. Олевским [82,83], В.Н. Коротич [58], А.В. Сланевским [112], М.М. Свиридовым [117], В.Ф. Першиным [103] и т.д.

Исследование процесса сепарации зерна в цилиндрических решетах проводили: А.А. Абидуев, В.Д. Галкин, Е.С. Гончаров, В.М. Дринча, Л.Н. Ерошенко, С.Е. Захаров, Н.М. Иванов, М.В. Киреев, В.Н. Киршин, С.В. Леканов, М.Н. Летошнев, И.П. Лапшин, Л.Н. Мачихина, Р.Г. Муллаянов, В.А. Патрин, В.А. Сабашкин, А.А. Сухопаров, С.Ф. Сороченко, Л.М. Спичкин, Н.И. Стрикунов, Г.Д. Терсков, Ф.Н. Темичев, В.Р. Торопов, И.Я. Федоренко, С.С. Ямпилов и многие другие.

Работы по совершенствованию цилиндрических решет входили в тематику исследований ВИСХОМ, ВИМ, ЛенВИМ, ВНИИЗ и других научно-исследовательских институтов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Крум Василий Андреевич, 2020 год

// ХБ

Б / /У I у I / А

/У/ 'А// У/ / у -V У " с

/ // /в/- /У // Уу у / 10.' 20 / ЛГ\ V

/ / у/УШи^ ^^¿-^^Тг - - у—V / 1'

2 3 4 5 6 7 8 9 1011^12

(с

Зона выделения примесей на решете

А, Б, В, Г, Д - значение полноты выделения на данном отрезке времени

Рисунок 29 - Зависимость полноты выделения мелкой фракции Е от времени и места сепарации в горизонтальном цилиндрическом решете при перекатно-челночном режиме движения овса засоренностью С=10% при частоте вращения решета 28 мин-1 (Дц=0,3), степени заполнения решета зерном £=0,1, коэффициенте использования поверхности решета ^р=0,25

Зона выделения примесей на решете

А, Б, В, Г, Д - значение коэффициента сепарации на данном отрезке времени

Рисунок 30 - Зависимость коэффициента сепарации К от времени и места выделения мелкой фракции в горизонтально цилиндрическом решете при авторезонансном порционном режиме движения овса засоренностью С=10% при частоте

вращения решета 64 мин-1 (Кц=1,6), степени заполнения решета зерном £=0,2, коэффициенте использования поверхности решета Кр=0,5

А, Б, В, Г, Д, - значение полноты выделения на данном отрезке времени

Рисунок 31 - Зависимость полноты выделения мелкой фракции Е от времени и места сепарации в горизонтальном цилиндрическом решете при авторезонансном порционном режиме движения овса засоренностью С=10% при частоте вращения

решета 64 мин-1 (Кц=1,6), степени заполнения решета зерном £=0,2, коэффициенте

использования поверхности решета Кр=0,5

Выводы по разделу 4.4:

1. Результаты экспериментальных исследований, приведенные на рисунках 26 -31, показали, что интенсивность и качество процесса сепарации зерна в горизонтальном цилиндрическом решете при авторезонансном порционном режиме значительно выше, чем при применяемых в настоящее время режимах движения зерна в цилиндрических решетах: челночно-перекатном и перекатном. Достигается это, в первую очередь, тем, что в предлагаемом режиме движения зерна увеличивается площадь поверхности решета, участвующая в процессе выделения мелких примесей, в 4 раза (Кр= 0,125+- 0,5), а частота вращения решета - в 2 раза (с 30 до 65 мин-1).

2. Низкий коэффициент сепарации К=0,06 и малый коэффициент использования поверхности решета Кр=0,125 наблюдаются при перекатном режиме движения обрабатываемого зерна в цилиндрическом решете и нагрузках более £=0,2. Как видно из графиков, представленных на рисунках 26 и 27, увеличение нагрузки зерна на решете снижает площадь решета, участвующую в процессе сепарации.

3. При уменьшении нагрузки зерна на решете до £=0,1 (рисунки 28 и 29) при

той же частоте вращения решета появляется перекатно-челночный режим движения зерна, увеличивается окружность, по которой сыпучая среда перемещается относительно решета, коэффициент использования поверхности возрастает в 2 раза и составляет Кр=0,25. Коэффициент сепарации увеличивается до К=0,6. Удельная производительность решета повышается.

4. Использование авторезонансного порционного режима движения обрабатываемого зерна в цилиндрических решетах позволяет работать на сверхкритических режимах (Кц=1,3-1,8) и увеличить поверхность решета, участвующую в процессе сепарации, в 4 раза. Мелкие примеси выделяются через отверстия в I, III и IV квадрантах окружности решета.

5. Процесс движения зерновой среды в цилиндрическом решете и встречи каждой частицы с отверстием решета при авторезонансном порционном режиме

движения отличается коренным образом от существующих режимов, где зерно относительно решета неподвижно или медленно послойно движется относительно решетной поверхности. В предлагаемом режиме движения каждая частица встречается с чистой поверхностью решета при разных углах падения и скоростях превышающих окружную скорость решета.

ГЛАВА 5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕШЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОРЦИОННОГО АВТОРЕЗОНАНСНОГО РЕЖИМА

ДВИЖЕНИЯ ЗЕРНА

Целью проверки является определение показателей производительности, качества, энергоемкости и общих затрат на переработку единицы продукции и сравнение их с показателями аналогичного серийного устройства, а также учет и доработка тех характеристик, по которым опытный образец будет уступать базовому. В итоге целесообразность внедрения экспериментальной машины будет зависеть от удельной экономии, которую можно получить, поставив на вооружение данную машину.

Сравнение показателей было проведено в хозяйстве ООО «Нива» Новосибирского района Новосибирской области. За базовый вариант была принята зерноочистительная машина УЗМ 30/15С Кузембетьевского РМЗ.

Производственная проверка проводилась на обработке пшеницы прошедшей предварительную очистку - пшеницы натурой 740 г/л, влажностью 14,7 % с содержание сорных и зерновых примесей 4,5%. Первичная очистка является основной операцией по доведению зерна до товарной кондиции и подработке семенного материала, поэтому на ней и будет производится расчет экономического эффекта от внедрения изобретения.

Перед производственными испытаниями зерноочистительной машины были осуществлены все необходимые подготовительные процедуры и настройки. Периодически снимались показатели потребляемой электроэнергии, качества очищенного зерна и его потерь, а также была определена фактическая производительность машины на оптимальном режиме работы с максимальным качеством выхода зерна.

б)

Рисунок - 32 Экспериментальный образец сепаратора с горизонтального цилиндрического решета и дополнительными поверхностями трения: а) общий вид, б) дополнительные поверхности трения

В результате производственных испытаний было установлено, что образец зерноочистительной машины с горизонтальным цилиндрическим решетом оснащенным внутренними устройствами, позволяющими работать на авторезонансном порционном режиме полностью выделяла из зерновой массы сорные примесь, пылевые частицы, поврежденное при обмолоте и некондиционное зерно и показала

производительность на уровне 15 т/ч. Акт производственной проверки представлен в приложении Е.

Таблица 5.1 - Основные технические показатели сравниваемых машин

№ Показатели Ед. Базовая вариант Новый

п/п изм. (УЗМ 30/15С) вариант

1 Производительность (первичная очистка) т/ч 15 15

2 Конструкционная масса кг 1680 1000

3 Суммарная установленная мощность кВт 13,1 4,47

4 Полная стоимость машины тыс. руб. 1050 680

5 Габаритные размеры мм

длина 5750 5600

ширина 3600 1960

высота 3420 2350

6 Обслуживающий персонал чел 1 1

7 Удельная мощность кВт-ч/т 1,1 0,5

8 Удельная металлоемкость кг/т 140 100

9 Площадь решет м2 5,95 2,16

По итогам производственных испытаний и техническим характеристикам сравниваемых образцов зерноочистительных машин, приведенным в таблице 5.1, можно предварительно заключить, что внедряемый образец при равной производительности существенно выигрывает по таким параметрам, как потребление электроэнергии, металлоемкость, габаритные размеры и стоимость.

Чтобы определить преимущества опытного образца в денежном выражении, произведем расчет экономической эффективности от внедрения согласно

ГОСТ 53056-2008 Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки.

Для расчета нам потребуются следующие данные и формулы расчетов. Прямые эксплуатационные затраты денежных средств на единицу наработки вычисляют по формуле

И=З+Г+Р+А+Ф, (5.1)

где З - затраты средств на оплату труда обслуживающего персонала, руб./т;

Г - затраты средств на электроэнергию, руб./т; Р - затраты на ремонт и техническое обслуживание, руб./т; А - затраты средств на амортизацию, руб./т;

Ф - прочие прямые затраты средств на вспомогательные материалы, руб./т.

Затраты средств на оплату труда обслуживающего персонала определяются по формуле

З = л-с-^ , (5.2)

где Л - численность обслуживающего персонала, чел.; Жсм - производительность сменного времени, т/ч;

t - оплата труда обслуживающего персонала (часовая ставка, районный коэффициент, натуроплата), руб./чел.-ч;

Кз - коэффициент начислений на заработную плату (внебюджетные фонды). Производительность сменного времени рассчитывают по формуле

WсM = Жж Км (5.3)

где Жэк - производительность за 1 час эксплуатационного времени, т/ч; Ксм - коэффициент использования сменного времени

(в наших расчетах Ксм = 0,89). Затраты средств на амортизацию техники вычисляются по формуле

, (5.4)

ЩкТ 4 7

где а - коэффициент отчислений на амортизацию техники; Б - балансовая стоимость машины, руб;

Тз - годовая зональная фактическая загрузка техники, ч (для зерноочистительных машин в условиях Западной Сибири Тз = 400 ч).

Уточненное значение коэффициента отчислений на амортизацию вычисляется по формуле

а = ^ (5.5)

Тфс

где Тфс - фактический срок службы техники (согласно классификации основных средств, включенных в амортизационные группы, для зерноочистительных машин он составляет 7 лет).

Затраты средств на ремонт и техническое обслуживание новой техники по нормам отчислений от цены машины определяют по формуле

Р = (5.6)

где г - коэффициент отчислений на ремонт и техническое обслуживание (0,06); Т3 - годовая зональная загрузка техники, ч.

Таблица 5.2 - Результаты расчета экономической эффективности

№ п/п Показатели Ед. изм. Базовая Вариант (УЗМ 30/15С) Новый вариант

1 Производительность за час эксплуатационного времени, т/ч 15 15

2 Зональная годовая выработка, Вз т 4628 4628

2 Производительность сменного времени, Wсм т/ч 13,35 13,35

3 Затраты на оплату труда, З руб./т 11,9 11,9

4 Расходы на ремонт и техническое обслуживание, Р руб./т 12,12 7,85

5 Затраты на амортизацию, А руб./т 53,57 34,69

6 Затраты на электроэнергию, Г руб./т 2,75 1,25

7 Прямые эксплуатационные затраты, И руб./т 80,34 55,69

8 Удельная экономия руб./т 24,65

9 Годовой экономический эффект тыс. руб. 114,1

10 Срок окупаемости капиталовложений лет 6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выявлены закономерности процесса работы горизонтального цилиндрического решета, которое вместе с обрабатываемым зерном образует сложную нелинейную самоорганизующуюся систему с автоколебаниями силового поля по гармоническому закону и сменой режима движения зерна в зависимости от количества энергии, полученной от решета и дополнительных поверхностей трения.

2. Получена модель перехода системы «горизонтальное цилиндрическое ре-шето-обрабатываемое зерно» в устойчивый авторезонансный порционный режим движения зерна при условии передачи дополнительной энергии силами трения зерна о поверхности колец, установленных неподвижно внутри решета. Получено уравнение импульса момента силы трения между зерном и поверхностью решета и колец, действующего в I квадранте окружности решета и бросающего порцию зерна в свободный полет при кинематических режимах решета 1,3-1,8 и степени заполнения решета зерном более £ > 0,1.

3. Доказано, что переход энергии от поверхности решета и колец в зерно соответствует логистическому уравнению (3). Количество энергия определяет фазовое состояние зерна, вид его движения и интенсивность прохождения мелких частиц через отверстия решета. Коэффициент использования поверхности цилиндрического решета, работающего на авторезонансном порционном режиме движения в два раза выше по сравнению с существующими режимами и составляет ^р=0,5, что объясняется пульсирующим характером движения зерна и возвратом части энергии от падающего потока зерна по касательной поверхности решета.

4. Определено, что интенсивность и качество процесса сепарации зерна при авторезонансном режиме выше, чем при существующих режимах и составляют: полноту выделения Е=0,9, коэффициент сепарации К=1,4, коэффициент использования поверхности решета увеличивается в четыре раза, частота вращения решета в 2 раза с 30 до 65 мин-1. Удельная производительность решета повышается в два раза и составляет 1,3 кг/ (м2-с)

5. Проведена производственная проверка применения зерноочистительной машины с горизонтальным цилиндрическим решетом, работающем в авторезонансном порционном режиме движения зерна в условиях сельхозпредприятия ООО «Нива» с.Ново-Шилово Новосибирского района НСО, которая показала высокую экономическую эффективность работы решета. Годовая экономия при использовании предлагаемой машины только в одном хозяйстве составляет 114000 рублей.

Рекомендации. Результаты исследований можно использовать в конструкторских бюро при разработке технических средств для очистки зерна, непосредственно в сельскохозяйственном производстве при послеуборочной обработки зерна, а также в учебном процессе при подготовке специалистов сельского хозяйства.

Перспективы дальнейшей разработки темы.

Тематикой дальнейших исследований в области повышения эффективности сепарации горизонтального цилиндрического решета может быть оптимизация конструктивных параметров внутренних устройств, обеспечивающих авторезонансный порционный режим движения обрабатываемого зерна и влияния углов наклона поверхности решета.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абаимов С.Г. Статистическая физика сложных систем. От фракталов до скей-линг-поведения [Текст] /С.Г. Абаимов.-М:. Кн. дом «Либроком», -2011. - 338 с.

2. Алексеев Ю. К. Введение в теорию катастроф [Текст] /Ю. К. Алексеев, А.П. Су-хоруков. - М: Кн. дом «Либроком», 2009.- 170 с.

3. Андреев С. Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых [Текст] / С. Е. Андреев, В.А. Перов, В. В. Зверевич. - М.: Недра, 1980. - 415 с.

4. Андреев С. Е. О внутреннем трении в шаровой мельнице [Текст] / С.Е. Андреев // Горный журнал. - 1980. - № 2. - С. 62-68.

5. A.c. № 223636 СССР, МПК F 26 В. Сушильно-очистительная установка для сыпучих материалов [Текст] / В. А. Патрин, П. Н. Федосеев. - № 1165390/30-15 (СССР) - 1968. Бюл. - №24.

6. A.c. № 2232650. Способ сортирования сыпучих материалов [Текст] / В. А. Патрин, А. В. Патрин. - 2004. - Бюл. - № 20. - 20.07.2004.

7. Ауэрбах, Ф. Царица мира и её тень. Об энергии и энтропии: пер. с нем. [Текст] / Ф. Ауэрбах. - Одесса, 1905.

8. Баженов, Л. Б. Строение и функции общенаучной теории [Текст] / Л. Б. Баженов. - М., 1978. - 230 с.

9. Арнольд, В.Н. Теория катастроф [Текст] / В.Н. Арнольд.- М., 2008. - 126 с.

10. Берг, Б. А. Движение материальной точки по колеблющейся наклонной плоскости с трением [Текст] / Б. А. Берг // Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин. -1935. -Т.1.

11. Блехман, И. И. О теории вибрационного разделения сыпучих смесей [Текст] / И. И. Блехман, В. Я. Хайман // Изв. АН ССР. Механика. - 1965. - № 5.

12. Блехман, И. И. Движение частицы в колеблющейся среде при наличии сопротивления типа сухого трения [Текст] / И. И. Блехман, В. В. Гортинский, Г. Е. Птушкина // Изв. АН ССР. Механика и машиностроение. - 1963. - № 4.

13. Блехман, И. И. Вибрационное перемещение [Текст] / И. И. Блехман, Г. Ю. Джа-нилидзе. - М.: Наука, 1964.

14. Буцко, В. А. Самосортирование в зерновом слое при вибросепарировании на рифленых поверхностях: автореф. дис. д-ра техн. наук [Текст] / В. А. Буцко. -М., 1984.

15. Беспамятнова, Н. М. Вибрационные процессы в растениеводстве [Текст] / Н. М. Беспамятнова // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. - 2008. - № 11. - С. 11-13.

16. Барский, М. Д. Оптимизация процессов разделения зернистых материалов [Текст] / М. Д. Барский. - М., 1978.

17. Березин, Ю. А. Медленное движение гранулированного слоя по наклонной плоскости [Текст] / Ю. А. Березин, Л. А. Сподарева // Прикл. механика и техн. физика. - 1998. - Т. 39, № 2.

18. Бэгнольд, Р. Эксперименты со взвешенной суспензией больших твердых сфер в ньютоновской жидкости под действием сдвига [Текст] / Р. Бэгнольд // Механика гранулированных сред. - М., 1985. - 59 с.

19. Василенко, М. М. Элементы методики математической обработки результатов экспериментальных исследований [Текст] / М. М. Василенко. - М., 1958.

20. Веденяпин, Г. В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных [Текст] / Г. В. Веденяпин. - М., 1973. - 194 с.

21. Валуйский, В. Я. Коэффициент внешнего трения в барабанах с высокой степенью наполнения [Текст] / В. Я. Валуйский // Пищевая технология. - 1965. - № 5.

22. Волик, Р. Н. Использование вибраций при очистке зерна: автреф. дис. ... канд. техн. наук [Текст] / Р. Н. Волик. - Челябинск, 1963. - 30 с.

23. Гаппоев, Т. Т. Динамические характеристики процесса обработки зернового материала [Текст] / Т. Т. Гаппоев, Л. Х. Чибирова, И. О. Фраев, З. Г. Пагаева // Механизация и электрификация. - 2008. - № 9. - С. 31-32.

24. Гельперин, Н. И. Об аналогии между псевдоожиженым слоем зернистого материала и капельной жидкостью [Текст] / Н. И. Гельперин, В. Г. Айнштейн // Хим. пром-сть.-1961. - № 11. - С. 8-13.

25. Гленсдорф, П. Термодинамическая теория структуры устойчивости флуктуаций [Текст] / П. Гленсдорф, И. Пригожин. - М., 1973.

26. Гончаров, Е. С. О подобии кинематических режимов работы плоских и вертикальных цилиндрических виброцентробежных решёт [Текст] / Е. С. Гончаров // Тр. ВНИИЗ. - М., 1974. - Вып. 78. - 271 с.

27. Горячкин, В. П. Принцип подобия и однородности [Текст] / В. П. Горячкин // Собр. соч. - М.: Колос, 1968. - Т. 1. - С. 567-587.

28. Горячкин, В. П. Собрание сочинений [Текст] / В. П. Горячкин. - М.: Колос, 1968. - Т. 1. - С. 244-253.

29. Горячкин, В. П. Собрание сочинений: в 7 т.[Текст] / В.П. Горячкин. -М.;Л., 1937. - Т. 2. - 258 с.

30. Голованов, Ю. В. Обзор совершенствования состояния механики быстрых движений гранулированных материалов [Текст] / Ю. В. Голованов, И. В. Ширко // Механика гранулированных сред. - М., 1985.

31. Гортинский, В. В. Процессы сепарирования на перерабатывающих предприя-тиях[Текст] / В. В. Гортинский, А. Б. Демской, М. А. Борискин. - М., 1980. - 303 с.

32. Гортинский, В. В. Сортирование сыпучих тел при их послойном движении по ситам [текст] / В. В. Гортинский // Тр. ВИМ. - М., 1964. - Т. 34. - С. 121-190.

33. Гортинский, В. В. Исследование двухслойной модели сыпучего тела в приложении к процессам сепарирования [Текст] / В. В. Гортинский, Б. В. Жиганков // Проблемы сепарирования зерна и других сыпучих материалов: тр. ВНИИЗ. - М., 1974. - Вып. 78. - С. 56-66.

34. Гортинский, В. В. Теоретические основы послойного движения продуктов измельчения зерна на сите рассева [Текст] / В. В. Гортинский // Тр. ВНИИЗ. - М., 1960. - Т. 39. - С. 65-83.

35. Григорьев, Г. Г. Экспериментальные исследования движения материала в барабанных смесителях [Текст] / Г. Г. Григорьев, Г. И. Свердлик // Изв. высш. учеб. заведений. Чёрная металлургия. - 1983. - № 2. - С. 129-132.

36. Григорьев, С. М. Графоаналитическое исследование движения точки по внутренней поверхности вращающегося цилиндра [Текст] /М.В Киреев С.М. Григорьев, Р. Г. Муллаянов // Зап. ЛСХН. - Л., 1959. - Т. 14.

37. Данилов, Ю.А. Лекции по нелинейной динамике [Текст] / Ю.А. Данилов. - М.: Кн. Дом. «Либроком», 2011- 200 с.

38. Долгунин, В. Н. Комплексное исследование процесса сегрегации дисперсного материала в движущемся слое / В.Н.Долгунин, А.А. Уколов, В.Я. Борщев // Применение аппаратов порошковой технологии в народном хозяйстве: материалы конф. -Томск, 1987. - С .45-47.

39. Денисов, А. А. Современные проблемы системного анализа [Текст] / А. А. Денисов. - СПб., 2008. - 303 с.

40. Дринча, В. М. Исследование сепарации семян и разработка машинных технологий их подготовки [Текст] / В. М. Дринча. - Воронеж, 2006.- 382 с.

41. Дринча, В. М. Технологические и технические решения очистки и сортирования при подготовке высококачественных семян зерновых культур: автореф. дис. ... д-ра техн. наук [Текст] / В. М. Дринча. - М., 1997. - 50 с.

42. Дубровский, А. А. Вибрационная техника в сельском хозяйстве.[Текст] /А.А. Дубровский.- М.: Машиностроение, 1968.-204 с.

43. Девис, Э. Технология и практика дробления и тонкого измельчения: пер. с англ. [Текст] / Э. Девис. - М.; Л.; Новосибирск: ГНТГИ, 1932.

44. Дэвидсон, И. Ф. Псевдоожижение [Текст] / И. Ф. Дэвидсон, Д. Харрисон. - М.: Химия, 1974. - 724 с.

45. Доспехов, Б. А. Планирование полевого опыта и статическая обработка его данных [Текст] / Б. А. Доспехов. - М., 1972.

46. Ельцов, М. Ю. Методика расчета кинематических, динамических и энергетических параметров шаровых мельниц на основе математической модели многофазного цикла движения мелющей среды: автореф. дис. ... канд. техн. наук [Текст]/ М. Ю. Ельцов. - 1989.

47. Ерошенко, Л. Н. Изыскание и исследование высокопроизводительных цилиндрических решет для очистки зерна на зерноочистительно-сушильных пунктах: автореф. дис. ... канд. техн. наук [Текст] / Л. Н. Ерошенко. - 1989.

48. Жиганков, Б. В. Разработка новой техники и технологии переработки зерновых отходов на мукомольном предприятии [Текст]/ Б. В. Жиганков, А. Э. Альтерман, Н. И. Чернышов, [и др.] // Тр. ВНИИЗ. - 1986. - Вып. 107. -

49. Жалнин, Э.В. Централизованной координации НИОКР-новый интеллектуальный уровень [Текст]/ Э. В. Жалнин // Тр. ВИМ. - М., 2002. - Т. 141, ч. 2. - С. 13-22.

50. Жуковский, Н. Е. Заметки о плоском рассеве [Текст] / Н. Е. Жуковский // Собр. соч. ГИТЛ. - 1949. - Т. 3.

51. Зенков, Р. Л. Механика насыпных грузов [Текст]/ Р. Л. Зенков. - М., 1964. - 249 с.

52. Зюлин, А.Н. Теоретические проблемы развития технологий сепарирования зерна [Текст] / А. Н. Зюлин. - М., 1992. - 206 с.

53. Иофинов, А. П. Основы моделирования технологических процессов сельскохозяйственных машин: автореф. дис. ... д-ра техн. наук [Текст] / А. П. Иофинов. -Челябинск, 1975.

54. Киреев, М. В. Об относительной скорости слоя зерна в цилиндрических решетах [Текст] / М. В. Киреев // Зап. ЛСХИ. - Л., 1962. - Т. 88.

55. Князева, Е.Н. Основная синергетика: Синергетическое мировидение [Текст]/ Е.Н. Князева, С.П. Курдюмов. - М.: Кн. дом «Либроком» 2010. - 256 с.

56. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников [Текст] / Г. Корн, Т. Корн. - М., 1977. - 831 с.

57. Карно С. Второе начало термодинамики [Текст] /С. Карно, Р. Клазиус, У. Том-сон-Кельвин. - М.: Кн. дом «Либроком», 2012. - 310 с.

58. Коротич, В. И. Теоретические основы окомковывания железорудных материалов [Текст]/ В. И. Коротич. - М.: Металлургия, 1966. - 151 с.

59. Киршин, В.Н. Повышение технологической эффективности быстроходного цилиндрического решета на очистке семян льна совершенствованием конструкции

и контролем качества очистки: автореф дис. ...канд. техн. наук [Текст]/ В. Н. Киршин. - Л., 1991.

60. Князева, Е.Н. Основания синергетики. Синергетичесое мировидение [Текст] /Е.Н. Князева, С.П. Курдюмов. - М.: Кн.дом « Либроком», 2009. - 252 с.

61. Лапшин, П. Н. Виброустойчивость зерноочистительных машин, агрегатов и комплексов [Текст]/ П. Н. Лапшин, Ю. А. Бахарев // Совершенствование технологии и технических средств для уборки и послеуборочной обработки зерна. -Челябинск, 1987. - С. 101-105.

62. Ландау, Л. Д. Теория сплошных сред [Текст]/ Л. Д. Ландау, Е. Лифшиц. - М., 1953. - 850 с.

63. Летошнев, М. Н. Сельскохозяйственные машины [Текст] / М. Н. Летошнев. -М., 1955. - 765 с.

64. Летошнев, М.Н. О движении зерна внутри горизонтального вращающегося цилиндра [Текст] / М. Н. Летошнев // Сб. науч. тр. ЛИМСХ. - Л., 1950. - Вып. 7.

65. Летошнев, М.Н. О применении вращающейся цилиндрической поверхности к очистке и сортированию семян [Текст]/ М. Н. Летошнев // ЛИМСХ. - Л., 1951, 1953. - Вып. 8, 9.

66. Летошнев, М. Н. К методике разложения семенного материала на фракции [Текст]/ М. Н. Летошнев // Зап. ЛСХИ. - Л., 1955. - T. 11.

67. Малинецкий, Г. Г. Математические основы синергетики [Текст]/ Г. Г. Малинец-кий. - М.: Изд.-во УРСС, 2009.

68. Малинецкий Г.Г. Нелинейная динамика и хаос [Текст] /Г.Г. Малинецкий, А.Б Потапов. - М.: Кн. дом «Либроком», 2010. - 240 с.

69. Мачихина, Л.И. Исследование процесса сепарирования мелкой фракции на цилиндрических решетах с различными диаметрами отверстий [Текст] / Л. И. Мачихина, Л. В. Чиркова, Г. А. Гриднев, А. Ф. Лондарский // Тр. ВНИИЗ. - М., 1986. - Вып. 107. - С. 101-107.

70. Марюта, А. Н. К теории движения материала в барабанных мельницах/ [Текст]/ А. Н. Марюта // Изв. вузов. Горн. журн.- 1981. - Вып. 1.

71. Макаров, В. Н. Движение и просеивание зерен в цилиндрическом решете [Текст] / В. Н. Макаров // Изв. Иркут. СХИ. -1981. - Вып. 8.

72. Мельников, С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов [Текст]/ С. В. Мельников, В. Р. Алешкин, П. М. Рощин. -Л., 1980. - 167 с.

73. Муллаянов, Р.Г. Исследования быстроходного цилиндрического решета: авто-реф. Дис. ... канд. техн. наук [Текст] Р.Г. Муллаянов. - Л., 1960. - 15 с.

74. Методические указания по исследованию и разработке новой техники для послеуборочной обработке и хранению зерна / ВАСХНИЛ. - М.,1983. - 50 с.

75. Науменко, Ю.В. Режимы движения сыпучего материала в горизонтальном вращающемся цилиндре [Текст]/ Ю. В. Науменко // Изв. вузов. Горн. журн. - 1996. - Вып. 2. - С. 105-110.

76. Науменко, Ю.В. Устойчивость трубчатого слоя деформируемого материала в горизонтальном вращающемся цилиндре [Текст]/ Ю. В. Науменко // Прикл. механика и техн. физика. - 2000. - Т. 41, № 1.

77. Новиков, А.А. Кинематика рабочей среды барабанных смесителей с водопадным процессом [Текст] / А. А. Новиков // Тр. ВНИИ строит. дор. машиностроения. - 1977. - Вып.77. - С. 58-64.

78. Николис, Г. Познание сложного. Динамические системы и сложность: пер. с англ. [Текст]/ Г. Николис, И. Пригожин. - М.: Мир, 1990. - 343 с.

79. Николис, Г. Самоорганизация в неравновесных системах. От диссипативных структур к упорядочиванию через флуктуации: пер. с англ.[Текст] / Г. Николис, И. Пригожин. - М.: Мир, 1979. - 520 с.

80. Осецкий, В. М. К вопросу о критическом числе оборотов шаровых мельниц [Текст] / В. М. Осецкий // Сб. науч. тр. МГИ. - 1953. - Вып. 1.

81. Осецкий, В. М. Движение материала во вращающейся трубе с горизонтальной осью [Текст] /В. М. Осецкий // Сб. науч. тр. МГИ. - 1937. - Вып. 3.

82. Олевский, В. А. Размольное оборудование обогатительных фабрик [Текст] / В. А. Олевский. - Госгортехиздат, 1963.

83. Олевский, В. А. О расходе энергии в шаровых и стержневых барабанных мельницах [Текст] / В. А. Олевский // Горн. журн. - 1981. - №11. - С. 50-56.

84. Патрин В.А. Разработка теории взаимодействия обрабатываемого зерна с рабочими органами зерноочистительных машин с позиции синергетики: дис. д-ра. техн. наук. [Текст] / В.А. Патрин. - Новосибирск, 2015.

85. Патрин, В.А. Синергетическая теория взаимодействия зерновой среды с плоскими решетами [Текст]/ В.А Патрин //Механизация и электрификация сел. хоз-ва. - 2013. - № 4. - С. 26-29.

86. Патрин, В.А. Моделирование динамики взаимодействия зерновой среды и рабочих органов сортировальных машин [Текст] /В.А. Патрин, В.А. Крум, А.В. Патрин // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. - 2013. - № 2. - С. 4-7.

87. Патрин, В.А. Динамическая характеристика рабочих органов сортировальных машин [Текст]/ В. А. Патрин // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. -2008. - № 7. - С. 8-9.

88. Патрин, В. А. Системный подход в теории процесса разделения зерновых сред [Текст] /В. А. Патрин // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. - 2009. - № 2. - С. 20-23.

89. Патрин, В.А. Имитационная математическая модель процесса передачи энергии в обрабатываемую зерновую среду от рабочих органов сортировальных машин [Текст]/ В.А. Патрин, А.В. Патрин, В.А. Крум // Вестн. НГУ- 2012. - № 2. -С. 117 - 123.

90. Патрин, В. А. Моделирование процесса взаимодействия зерновой среды с рабочими органами сортировальных машин [Текст] / В. А. Патрин // Сиб. вестн. с-х. науки. - 2008. - № 6. - С. 107-115.

91. Патрин, В. А. Системный подход к изучению взаимодействия зерновых сред с рабочими органами сортировальных машин [Текст]/ В. А. Патрин // Механизация и электрификация сель.хоз-ва. - 2007. - № 5.

92. Патрин, В. А. Напряженное состояние сыпучего тела в горизонтальном вращающемся цилиндре [Текст]/ В. А. Патрин // Мехаизация и электрификация сель. хоз-ва. - 2002. - № 11.

93. Патрин, В. А. Анализ силового поля горизонтального вращающегося цилиндра [Текст] /В. А. Патрин // Вестн. НГАУ. - 2011. - №1. - С.138 -143.

94. Патрин, В. А. Моделирование процесса движения зерна в горизонтальном цилиндрическом решете [Текст]/ В.А. Патрин, П.А. Патрин // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. -2010. - № 11. - С.10 - 12.

95. Патрин, В.А. Измерение силы сопротивления сдвигу слоёв в сыпучей среде [Текст] /В.А. Патрин, В.А. Крум // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. - 2010. - № 10.

96. Патрин, А.В. Обоснование процесса сегрегации при инерционном сдвиговом течении зернового вороха в горизонтальном цилиндрическом решете: автореф. дисс. ... кан. техн. наук. [Текст] / А.В. Патрин. - Новосибирск, 2004.

97. Пат.2232650 С2 Российская Федерация, МПК7 В 07 В 1/22 Способ сортирования сыпучих материалов. [Текст] /В.А. Патрин, А.В. Патрин., заявитель и патентообладатель В.А. Патрин. -№ 2002114048, заявл. 29.05.2002; опубл. 20.07.2004, Бюл. № 20.

98. Пат. 2457046 С2. Российская Федерация. МПК В07В 1/22 Способ сортирования сыпучих материалов, устройство для его осуществления и порционный способ движения сыпучей среды [Текст] / В. А. Патрин, А. В. Патрин; заявители и патентообладатели В.А. Патрин, А.В. Патрин, заявл. 02.11.2010; опубл. 27.07.2012, Бюл. №21.

99. Пат. 144915 А Российская Федерация. МПК В07В 13/05 Способ и устройство для измерения ускорения силы инерции при сдвиговом течении слоёв в сыпучем теле [Текст] /В.А. Патрин В.А. Крум, [и др.]; патентообладатели В.А.Патрин В.А. Крум, заявл. 02.11.2010; опубл. 10.05. 2012, Бюл. №13.

100. Пат. 144910 А Российская Федерация. МПК Е02Б 1/00 Способ и устройство для измерения силы сопротивления сдвигу слоёв в сыпучем теле [Текст] /В.А. Патрин, В.А Крум, патентообладатели: В.А. Патрин, В.А. Крум, заявл. 02.11.2010; опубл. 10. 05. 2012.

101. Петрусов, А. И. Зернообрабатывающие, высокочастотные вибрационные машины /[Текст] А. И. Петрусов. - М: Машиностроение, 1975. - 40 с.

102. Петрушенко, Л. А. Самодвижение материи в свете кибернетики [Текст]/ Л. А. Петрушенко. - М., 1971. - 290 с.

103. Першин, В. Ф. Энергетический метод описания движения сыпучего материала в поперечном сечении гладкого вращающегося цилиндра / В. Ф. Першин // Теор. основы хим. технологии. - М., 1988. - Т. 22, № 2.

104. Пригожин, И. Современная термодинамика [Текст]/ И. Пригожин, Д. Кондепуди // От тепловых двигателей до диссипативных структур: пер. с англ. - М.: Мир, 2002. - 460 с.

105. Пригожин, И. Введение в термодинамику необратимых процессов [Текст]/ И. Пригожин. - М., 2001.

106. Пригожин, И. От прошлого к будущему /[Текст] И. Пригожин // Время и сложность в физических науках. - М., 2006.

107. Резниченко, М. Я. Цилиндрические барабаны зерноочистительных машин [Текст]/ М. Я. Резниченко. - М., 1964.

108. Рекутько, С. А. Прикладная теория энергосбережения как основа повышения эффективности сельскохозяйственного производства /[Текст] С. А. Рекутько // Вестн. ТГСХА. - Тюмень, 2009. - № 3 (10).

109. Рерих, К. Э. Движение зерна в триерах [Текст]/ К. Э. Рерих // Сов. мукомолье и хлебопечение. - 1929. - Вып. № 4.

110. Ревуженко, А. Ф. Механика сыпучей среды.[Текст] / А. Ф. Ревуженко. - Новосибирск, 2003. - 370 с.

111. Спичкин, Л. М. Комплексная интенсификация процессов сепарации зерна в силовых полях: автореф. дис. ... д-ра техн. наук [Текст]/ Л. М. Спичкин. - Ростов-н Д, 1988. - 30 с.

112. Сланевский, А. В. Основы механики сыпучей среды во вращающихся печах и мельницах: автореф. дис. ... д-ра техн. наук [Текст] / А. В. Сланевский. - СПб., 1998. - 39 с.

113. Сланевский, А. В. Исследование движения мелющей нагрузки в барабане трубной мельницы [Текст]/ А. В. Сланевский, И. Б. Подъячева // Тр. Гипроцемента. - 1968. - Вып. № 35. - С. 161-172.

114. Сланевский, А. В. Классификационная схема режимов движения сыпучей среды во вращающемся барабане [Текст]/ А. В. Сланевский, И. И. Лабунина, Л. Г. Бернштейн, А. А. Сланевский // Цемент. - 1992. - Вып. № 3. - С. 70-77.

115. Сухопаров, А. А. Параметры и режимы работы цилиндрического решета с винтовым распределителем для предварительной очистки зерна: дис. ... канд. техн. наук [Текст] А.А.Сухопаров. - Новосибирск, - 2014. - 160 с.

116. Свердлик, Г. И. О структуре сечения материала пересыпающегося во вращающемся барабане[Текст] / Г. И. Свердлик, Г. Г. Григорьев // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1977. - Вып. 8. - С. 169-172.

117. Свиридов, М. М. Исследование движения сыпучего материала на внутренних устройствах машин с вращающимся барабанами: автореф. дис. ... канд. техн. наук. [Текст]/ М. М. Свиридов. - М., 1976. - 13 с.

118. Терсков, Г. Д. Движение зерен по вращающемуся цилиндру [Текст]/ Г. Д. Тер-сков // Сельхозмашина. - 1938. - Вып. 8, 9.

119. Терсков, Г. Д. Основные закономерности процесса прохождения семян в отверстия решет и ячеек триера [Текст] / Г. Д. Терсков // Тр. ЧИМЭСХ. - 1969. - Вып. 36.

120. Темичев, Ф. Н. Исследование первого вида движения сыпучего материала по вращающейся горизонтальной цилиндрической поверхности: автореф. дис. ... канд. техн. наук [Текст] / Ф. Н. Темичев. - Л., 1955. - 15 с.

121. Тиц, З. Л. Об эффективности разделения сыпучих смесей [Текст] З. Л. Тиц // Вестн. с.-х. науки. - 1963. - Вып. 2, 3.

122. Трофимов, А. В. Исследование движения сыпучих материалов в машинах барабанного типа без внутренних устройств: автореф. дис. ... канд. техн. наук [Текст] / А. В. Трофимов. - М., 1973. - 16 с.

123. Федоренко В. Ф. Зерноочистка - состояние и перспективы [Текст]/ В. Ф. Федо-ренко, Е. Л. Ревякин.- М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006.- 204 с.

124. Чайковский, Б. И. Исследование некоторых закономерностей послойного трения твердых тел: автореф. дис.канд. техн. наук [Текст] / Б. И. Чайковский. -Одесса, 1964. - 21 с.

125. Ширко, И. В. Быстрое течение гранулированной среды из неупругих шероховатых, сферических частиц [Текст]/ И. В. Ширко, А. В. Семенов // Аэрофизика и геокосмические исследования. - М., 1984. - С. 100-110.

126. Юшкова, О. Б. Влияние свойств частиц зернистой среды на эффекты их взаимодействия при быстром сдвиговом течении [Текст] / О. Б. Юшкова, А. Н. Куди // Технологические процессы и оборудование: Тр. ТГТУ. - Тамбов, 2001. - Вып. 8. - С. 39-45.

127. Ямпилов, С. С. Технологические и технические решения проблемы очистки зерна решётами [Текст] / C.C. Ямпилов. - Улан-Удэ, 2004. - 165 с.

128. Schwarz, O. J. Discrete element investigation of stress fluctuation in granular flow at high strain rates / O. J. Schwarz, Y. Horie, M. Shearer // Physical rew. E. - 1998. -Vol. 57, № 2. - Р. 2053-2061.

129. Zik, O. Rotationally induced Segregation of Granular Materials / О. Zik, Dov Levine, S. G. Lipson, S. Shtrikman, J. Stavans // Phjsical. rew. let. - 1994. - Vol. 73, № 5. -P. 644-647.

130. Hill, K. M. Reversible axial segregation of binary mixtures of granular materials / К. М. Hill, J. Kakalioc // Phjsical. rew. E. - 1994. - Vol. 73, № 5. - P. 3610-3613.

131. Campbell, S. The stress tensor for simple shear flows of a granular material / S. Campbell // J. Fluid Mech. - Vol. 203. - P. 449-473.

132. Thompson, P. A. Granular flow: friction and the dilatancy transition / Р. А. Thompson, S. G. Gary // Phjsical. rew. let. - 1991. - Vol. 67. № 13. - P. 1751-1754.

ПРИЛОЖБНИЯ

Приложение А

Результаты расчетов кинематического режима и потребляемой мощности _решета_

Сыпучая среда-пшеница( £ = 15%) Поверхность цилиндра-картон шероховатый

К = о к

g ,

N = I ■ 220 • 3ф ,О = Ц

£

_ 1,9л[ю?

лК1

Номер опыта

Число Оборотов цилиндра за 1 мин.

ю

К

Показание Прибора ПЧ

Угол подъема сплошной среды

Отметка

на кожухе дилиндра

Показание тока по фазам

КкВт

А1

16

1.68

0,1

6

90

90

1,1-1,2

0,29

А2

35

3.67

0,48

12

90

90

+3

1,82-2

0,5

А3

52

5.46

1,06

19

90

2,55-2,75

0,7

А4

70

7.35

1,53

23

90

90

2,95-3

А5

78

8.19

2,4

27

90

90

3,15-3,4

0,87

А6

84

8.85

2,8

31

3,1-3,4

0,84

А7

62

6.57

1,54

24

2,75-2,9

0,45

Сыпучая среда-пшеница( £ = 19,5%) Поверхность цилиндра-картон шероховатый

К = (О2 К

g ,

N = I ■ 220 ■ 3ф ,О = Л ,£ = "^2—

Номер опыта

Число оборотов цилиндра за 1 мин.

ю

К

Показание прибора ПЧ

Угол подъема сплошной среды

Отметка

на кожухе цилиндра

Показание тока по фазам

КкВт

Б1

15

1,58

0,056

6

90

+7

1,09-1,1

0,29

Б2

34

3,57

0,46

12

120

1,6-1,8

0,45

Б3

52

1,06

19

120

2,7-2,8

0,74

Б4

70

1,53

23

120

+2

2,9

0,76

Б5

2,4

27

2,9

0,76

Б6

Сыпучая среда-пшеница( е = 10%) Поверхность цилиндра-решето К = ®2 к Я ' N = I ■ 220 ■ 3ф ,Ю=П> ,е= ^2

Номер опыта Число оборотов цилиндра за 1 мин. ю К Показание прибора ПЧ Угол подъема сплошной среды Отметка на кожухе дилиндра Показание тока по фазам К,кВт

В1 16 0,1 6 90-4 0,8 0,21

В2 34 0,46 12 90 90+2 1,6-1,8 0,45

В3 54 1,1 20 90 2,5-2,8 0,68

В4 1,53 23 2,6-2,9 0,7

Сыпучая среда-пшеница( е = 18% ) Поверхность цилиндра-решето

К = (» к ш ,

N = I ■ 220 • 3ф ,^ = По

е =

пК2

Номер опыта Число оборотов цилиндра за 1 мин. ю К Показание прибора ПЧ Угол подъема сплошной среды Отметка на кожухе дилиндра Показание тока по фазам К,кВт

Г1 16 0,1 6 90+4 0,9-1,1 0,29

Г2 34 0,46 12 90+12 1,6-1,9 0,45

Г3 54 1,2 20 2,5-2,9 0,7

Г4 70 1,52 23 2,6-3 0,7

Сыпучая среда-пшеница( £ = 26%) Поверхность цилиндра-решето

К = О К

g ,

N = 1 ■ 220 ■ 3ф ,О = ЛЛ00

£ =

1,9'Ш3

лК2

Номер опыта

Число оборотов цилиндра за 1 мин.

ю

К