Разработка комбинированного устройства для погрузки и протравливания семян с обоснованием его конструктивно-режимных параметров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Злобин, Вадим Александрович

• Злобин, Вадим Александрович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Злобин, Вадим Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор и классификация средств для погрузки и протравливания зерновых культур

1.1.2 Существующие зернопогрузчики и их особенности

1.1.3 Существующие конструктивно-технологические схемы и технические средства для протравливания семян

1.2 Повреждение зерна транспортирующими устройствами

1.2.1 Повреждение зерна шнековыми рабочими органами

1.2.2 Повреждение зерна спирально-винтовыми рабочими органами

1-3 Способы протравливания семян

1.4 Подготовка протравливателей к работе

1.5 Требования предъявляемые к протравливателям семян 32 1-6 Классификация гидравлических форсунок 33 1.7 Выводы. Цель и задачи

2 ТЕОРИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА УСТРОЙСТВА СО СПИРАЛЬНО-ВИЕГГОВЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ

2.1 Расчет скорости частицы в спирально-винтовом устройстве при погрузке материала

2.2 Расчет кинетических и динамических параметров вертикального спирально-винтового погрузчика

2.3 Расчет кинетических и динамических параметров наклонного спирально-винтового погрузчика

2.4 Расчет гидравлического струйного распыливания протрави- со

2.5 Выводы

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Программа исследований

3.2 Перечень средств измерений для определения функциональ- ^ ных показателей

3.3 Методика предъявляемая к испытаниям зернопогрузчиков

3.4 Организация и проведение эксперимента

3.5 Представление результатов экспериментов

3.6 -Ошибки опыта

3.7 Определение качества протравливания

3.8 Выводы

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНО-ПРОШВО

ДСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Лабораторные исследования устройств по перемещению материала в кожухе круглого сечения

4.1.1 Исследования перемещения материала в кожухе круглого сечения

4.1.2 Исследование устройства д ля вертикальной подачи зерна

4.1.3 Исследование устройства для наклонной подачи зерна

4.1.4 Результаты исследований на экспериментальной установке

4.2 Исследования пропускной способности форсунок юо

4.3 Производственные исследования комбинированного устрой- ^^ ства со спирально-винтовыми рабочими органами

4.4 Выводы

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ш

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка комбинированного устройства для погрузки и протравливания семян с обоснованием его конструктивно-режимных параметров»

В сельскохозяйственном производстве одно из главных значений имеет сокращение потерь и повышение качества зерна при его транспортировании, обработки и хранении.

Большая доля работ направлена на процессы транспортирования и протравливания зерна. Поэтому разработка высокопроизводительных устройств обеспечивающих высокое качество протравливания семян и низкий процент их травмирования, так же снижение затрат электрической энергии и металлоемкости является важной задачей.

Все технологические операции и рабочие процессы в сельском хозяйстве осуществляются путем транспортирования и обработки материалов, для чего применяются сотни типов рабочих органов машин, малоуниверсальных, металло-и энергоемких, сложных по конструктивному исполнению и технологии их изготовления.

С целью снижения материальных затрат и электроэнергии, целесообразно объединить выполнение процессов загрузки и протравливания в одном устройстве.

Наиболее эффективным видом транспортировки широкого спектра сыпучих продуктов, в том числе агрессивных и абразивных материалов, являются гибкие спиральные транспортные системы. Основной элемент такой системы — спираль, которая изготавливается из специальной высокопрочной пружинной стали или нержавеющей стали.

Спиральные винты могут быть самой разной длины и диаметра. В зависимости от диаметра транспортера и мощности двигателя зависит его производительность, а длина трассы может составлять до 10 метров в высоту, и до 120 метров в длину (при последовательном соединении нескольких конвейеров).

Многолетний опыт эксплуатации гибких спиральных транспортирующих систем показывает их неоспоримые преимущества, такие как бесшумность, гибкость, низкое энергопотребление, отсутствие пыли при транспортировке, простой монтаж, длительный срок службы, бережную транспортировку продукта. Для предприятий, транспортирующих муку, очень важно то, что рабочие органы в виде спиральных винтов не имеют зон застаивания. Это позволяет забыть о проблеме появления мучных вредителей, т.к. транспортируемая мука постоянно находится в движении.

Часто встречаются случаи, когда сыпучий компонент необходимо подать в несколько точек потребления. В таких случаях применяются спаренные и строенные загрузочные устройства для подачи компонента к двум или трем потребителям. Эти модификации собираются из типовых одинарных загрузочных устройств.

Научная новизна:

- разработана математическая модель процесса перемещения зернового материала спирально-винтовым рабочим органом с учетом его конструктивно-режимных параметров и физико-механических свойств зерна; установлены конструктивные параметры и режимы работы спирально-винтового устройства- для погрузки и протравливания семян, при которых обеспечивается его работоспособность, а также снижение энерго- и материалоемкости;

Новизна технического решения устройства подтверждена патентом РФ на полезную модель.

Практическая ценность. Разработанное спирально-винтовое устройство для перемещения, протравливания материалов позволяет значительно расширить область его применения в сельскохозяйственном производстве, а предложенные методики расчета, проектирования и оптимизации параметров позволят снизить затраты энергии, и материалоемкость конструкции.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского ГАУ (2011 г.), Башкирского ГАУ (2009 г.), международной научно-практической конференции Ульяновской ГСХА (2009.2011 г.).

Реализация результатов исследований. Исследования экспериментального комбинированного устройства для погрузки и протравливания семян в производственных условиях проведены в ООО

Сельхозтехника» (р. п. Сурское, Ульяновская область), ООО «Ульяновская Нива» (п. Октябрьский, Чердаклинский р-н, Ульяновская обл.) и подтверждены актами внедрения.

На защиту выносятся следующие положения:

- математическое обоснование процесса перемещения зернового материала устройством со спирально-винтовым рабочим органом;

- конструктивное обоснование устройства для погрузки и протравливания зернового материала;

- экспериментальная оценка конструктивных параметров и режимов работы разработанного устройства;

- технико-экономическая оценка устройства для погрузки и протравливания зернового материала.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Злобин, Вадим Александрович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработано комбинированное устройство для погрузки и протравливания семян со спирально-винтовыми рабочими органами, которое обеспечивает погрузку семян с одновременным их протравливанием.

2. Разработана математическая модель перемещения зернового материала устройства со спирально-винтовым рабочим органом, которая учитывает геометрические размеры, спирального винта, кожуха и зерна. Установлена наименьшая частота вращения /7т1П = 281 мин"1, при достижении которой начинается перемещение зернового материала.

3. Получена теоретически и подтверждена экспериментально критическая угловая скорость спирального винта сок = 35,7с"1 , при превышении которой происходит перебрасывание частиц через верхнюю образующую кожуха, что улучшает интенсивность перемешивания семян с протравителем.

Для зерна, покрытого мелкодисперсной фракцией протравителя, получены зависимости, позволяющие определить частоту вращения спирального винта от концентрации рабочей жидкости. Для спирального винта £>/ = 86 мм внутренним диаметром кожуха £) = 100 мм, с частотой вращения п = 590 мин"1 при подаче рабочей жидкости через форсунку давлением 0,3 МПа, получена концентрация протравителя 0,48 л/т, что соответствует агротехническим требованиям.

4. По результатам лабораторных и производственных исследований комбинированного устройства для погрузки и протравливания семян установлено, что:

- при процессе погрузки зерна оптимальная частота вращения рабочих органов составила 735 мин"1 для получения наибольшей подачи 23 т/ч и обеспечения наименьшей энергоемкости 0,15 Втч/ кг;

- при процессе протравливания семян оптимальная частота вращения рабочих органов составила 485 мин"1' для получения подачи 13,5 т/ч и обеспечении наименьшей энергоемкости 0,26 Вт ч/ кг.

5. Разработанное средство механизации при его внедрении в производство обеспечивает снижение затрат энергии на 15. .20 %, уменьшение материаллоемкости в 2,7 раза, а годовая экономия 160 тыс. руб. при сроке окупаемости предложенного устройства 0,46 года.

126

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Злобин, Вадим Александрович, 2011 год

1. Алтынбеков P.E. Соотношения между параметрами вертикальных шнеков для получения наибольшей производительности / P.E. Алтынбеков, H.H. Васильев // Прогрессивные конструкции конвейерных машин для грузов. -Л.-1967.

2. Альтшуль А. Д. Примеры расчетов по гидравлике. М., Стройиз-дат, 1977.-255 с.

3. Андрианов Е.И. Методы определения структурно-механических характеристик порошкообразных материалов. М.: Химия, 1982. — 256 с.

4. Артемьев В.Г. Пружинные протравливатели семян / В.Г. Артемьев, М.В. Воронина, А.И. Мельников// Ульяновск 2010.

5. Артемьев В.Г. Осевая скорость сыпучего материала в пружинном транспортёре// В.Г. Артемьев, Ю.М. Исаев, Х.Х. Губейдуллин / Научный вестник. Вып. 5 Технолог, институт ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА».- Димит-ровград, 2006. - С. 3.8.

6. Боуланд X., Зерновой элеватор местного значения в США / X. Бо-уланд, Л. Смит //- М.: 1963.

7. Бочков Н.П. Исследование работы транспортной доски зерноуборочного комбайна в процессе виброперемещения мелкого вороха. Исследование рабочих органов сельскохозяйственных машин. Вып. 1, Ростов-на-Дону. 1972.

8. Бутаев Д.А. Сбрник задач по машиностроительной гидравлике / Д.А. Бутаев, З.А. Калмыкова и др. // Учебное пособие для машиностроительных вузов. — М.: Машиностроение 1981, 464 с.

9. Витман Л.А. Распыливание жидкости форсунками / Л.А. Витман, В.Д. Кацнельсон, И.И. Палеев // — М.: 1962. Госэнергоиздат, с. 78.80.

10. Вобликов Е.М. Зернохранилища и технологии элеваторной промышленности: Учебное пособие. — СПб.: Издательство «Лань», 2005.- 208 с.

11. Воронина М.В. Средства механизации погрузки-разгрузки, хранения, обработки, перевозки зерна и семян на базе вращающихся пружин. — Ульяновск: Издательский центр «ПРЕССА», 2007. 496 с.

12. Воронцов О.С. Элеваторы, склады и зерноперерабатывающие предприятия-М.: "Колос" 1970.

13. Горюшинский И.В. Емкости для сыпучих грузов в транспортно-грузовых системах / И.В. Горюшинский, И.И. Кононов, В.В.Денисов, Е.В. Го-рюшинская, Н.В. Петрушкин. Под общей редакцией И.В. Горюшинского // Учебное пособие. — Самара: СамГАПС, 2003. —232с.

14. Груздев Г.С. Химическая защита растений. — М.: Агропромиздат, 1987.-415 с.

15. Груздев И.Э. Теории шнековых устройств. / И.Э. Груздев Р.Г., Мир-зоев, В.И. Яиков // Л. Изд-во. Ленингр. ун-та, 1978. 144 с.

16. Гутьяр Е. Я. Элементарная теория вертикального винтового транспортёра / Тр МИМЭСХ им. В. М. Молотова. М.: Машгиз, 1956.-Т. 2.-С. 8. 12.

17. Деева В.П. Ретарданты и регуляторы роста растений. // Минск: Наука и техника, 1985. 175с.

18. Деева В.П. Регуляторы роста и урожай. / В.П. Деева, З.И. Шелег // Минск: Наука и техника, 1985.- 63с

19. Дзядзно А. М. Пневматический транспорт на зерноперерабатываю-щих предприятиях. / А. М. Дзядзно, А. С. Кеммер // М.:Колос, 1967.-295 с.

20. Дитякин Ю.Ф. Распыливание жидкостей. / М.: Машиностроение 1977, 208 с

21. Дринч В. М. Протравливатели семян // Техника и оборудование для села. 2000. - Январь. - С 10. Л 2.

22. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. 416 с.

23. Долгов И. А. Математические методы в земледельческой механике. / И.А. Долгов, Г.К. Васильев // М.: Машиностроение,1967. 204 с.г

24. Долговец А. Н. Пружинный шнек // Техника в сельском хозяйстве. -1969. -№ 8. 1 с.

25. Дорфман JI. А. Гидродинамическое сопротивление и теплоотдача вращающихся тел. // М.: Физматгиз, 1960. 260 с.

26. Дроздов Н. И. Производительность винтовых транспортёров // Сельхозмашины. 1948. - № 4. - 2 с.

27. Евстифеев В. Н. Трубопроводный транспорт пластичных и сыпучих материалов в строительстве. М.: Стройиздат, 1989.-248 с.

28. Емцев В. Т. Техническая гидромеханика. // М.: Машиностроение, 1987.-440 с.

29. Есхожин Д. 3. Некоторые результаты экспериментального исследования пружинного высевающего аппарата / Д.З. Есхожин, М.А. Аудов // Тр. Целиноградского СХИ, 1980. Т. 32. -С. 32.35.

30. Ефимов С. П. Справочник по заготовкам, хранению и качеству зерна и маслосемян. / С. П. Ефимов, Б. М. Машков и др. // М.: Колос, 1977.-344 с.

31. Желтов В. П. Обобщение метода расчёта винтовых конвейеров общего назначения // Вестник машиностроения. -1979. -№10.

32. Желтов В. П. Расчёт спиральных винтовых конвейеров // Вестник машиностроения. 1975. - № 5. - С. 18.21.

33. Желтов В.П. Некоторые вопросы теории наклонных быстроходных винтовых конвейеров / В.П. Желтов, A.M. Григорьев // Тр. КХТИ. Казань, 1963. -Вып. 31.

34. Желтов В.П. Расчёт производительности крутонаклонных и вертикальных быстроходных шнеков, транспортирующих сыпучие материалы / В.П Желтов., A.M. Григорьев // Горный журнал. 1965. - № ю.

35. Захарычев В.В. Фитогормоны, их аналоги и антагонисты в качестве гербицидов и регуляторов роста растений: Учебное пособие.- М., Издательство РХТУ им. Д.И. Менделеева, 1999. 235с.

36. Зуев Ф.Г. Подъёмно-транспортные машины зерноперерабатываю-щих предприятий. — М.: Агропромиздат, 1985.- 320 с.

37. Иванов В. Г. Исследование режимов работы скоростных винтовых транспортёров зернопогрузчиков: Автореф. дисс. канд. техн. наук. // Саратов, 1963.-21 с.

38. Иванов Ю. В. Анализ производительности винтовых транспортеров // Сб. научных трудов ВИМ. 1963.

39. Иванов Ю. В. Исследование процесса перемещения зерна шнеко-выми транспортёрами с полимерными окрытиями рабочей поверхности и эластичными витками: Автореф. дисс. канд. техн. наук. // М., 1970. -34 с.

40. Иванова Е. Ф. Исследование движения сельскохозяйственных сыпучих материалов в трубах и бункерах: Автореф. дисс. канд. техн. наук. // Ростов на Дону, 1969. - 29 с.

41. Иванченко Ф. К. Расчёты грузоподъёмных транспортирующих машин. / Ф.К. Иванченко, B.C. Бондарев и др. // Киев: В. школа, 1978.-576 с.

42. Исаев Б. М. Зависимость длины загрузочного окна от частоты вращения пружины / Б.М. Исаев, В.Г. Артемьев и др. // Функциональные исследования. 2006. -№ 12. - С. 88.90.

43. Исаев Ю.М. К вопросу о движении грузов в транспортёре технологии и средства механизации сельского хозяйства / Ю.М. Исаев, Погодин В.П. // Сб. научн. тр. УГСХА. Ульяновск, 2000. -С 34.40.

44. Исаев Ю.М. Длинномерные спирально-винтовые и транспортирующие устройства. // Монография. ФГОУ ВПО "УГСХА" Ульяновск :2006 -433 с.

45. Коренеев Г.В. Растениеводство с основами селекции и семеноводства / Г.В. Коренеев, Г.И. Подгорный, С.Н. Щербак // М.: Агропромиздат 1990г.

46. Кефели В.И. Рост растений. М.: Издательство «Колос», 1973.113с.

47. Каптур З.Ф. К вопросу регулирования производительности винтовых устройств./ З.Ф. Каптур, В.З. Каптур // Сб. научн. трудов. -Горки.-с. 54.60.

48. Карташов С. Г. Вертикальные смесители для комбикормов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1977. -№> 8. -С. 16. 18.

49. Клецкин М. И. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. В 4 х томах. //М.: Машиностроение, 1967.

50. Коба В. Г., Швейцаров JL JL Расчёт производительности транспортёра с поперечно наклонной лентой / В.Г. Коба, JI.JI. Швейцаров // Научн. тр. Саратовского ИМСХ. - 1968. -Вып. 41. - С. 47.54.

51. Вольман Г.И. Гибкие проволочные валы. // М.: Машгиз, 1957.-247 с.

52. Кононов Б. В., Овчинников А. А. Теоретическое обоснование процесса истечения кормосмеси из ёмкостного устройства / Б.В. Кононов, А.А. Овчинников //Сб. научн. работ СИМСХ. Саратов, 1973. - Вып. 20. -С. 33.38

53. Коньков П.М. и др. Механизация разгрузки зерна М.: "Колос"1972.

54. Корнеев Г. В. Транспортёры и элеваторы сельскохозяйственного назначения. М: Машгиз, 1961. - 230 с.

55. Косовский В. А. Технико-экономическая оценка методики выбора параметров шнеков кормораздатчиков / В.А. Косовский, JI.M. Куцын // Тр Украинской СХА. Киев, 1969.

56. Кудзиев Э. П. Повышение производительности высокоскоростных винтовых транспортёров // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства.

57. Кузнецов В.И. Коэффициент полезного действия винтового конвейера // Вестник машиностроения. 1975. - № 5.

58. Кузнецов В. И. Расчёт производительности винтовых конвейеров с произвольным углом наклона // Вестник машиностроения. 1983. - № 8.

59. Кунаков B.C. Интенсификация процесса выгрузки сводооб-разующих зерновых материалов: Автореф. дисс. . доктора техн. наук. Ростов-на- Дону, 1998. - 40 с.

60. Кунц Д.А. Влияние способов формирования потока сыпучих материалов на их скорость в жёлобе / Научн. тр. Саратовского ИМСХ. 1968. -Вып. 41.-С. 55.58.

61. Кочанова И.И. Исследование производительности истечения сельскохозяйственных сыпучих материалов из бункера; Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Саратов, 1966. - 27с.

62. Курманаевский В.В. О производительности двуспирального гибкого шнека /В.В. Курманаевский, П. А. Преображенский, A.A. Тру фанов // Труды КХТИ. Казань, 1969.-Вып.34.-С. 125.29.

63. Куцын JI. М. Элементарная теория коэффициента наполнения вертикального шнека / JI. М. Куцын, A.M. Григорьев // Детали машин и подъёмно-транспортные машины. Киев, 1969. -Вып. 9.

64. Куцын Л. М. Определение центра давления груза в горизонтальных винтовых транспортёрах / Л.М. Куцын, В.А. Косовский // Тр. Украинской СХА -Киев, 1969.

65. Куцын Л. М. Определение скорости вращения вертикального винтового транспортера / Л.М. Куцын, A.A. Омельченко // Тракторы и сельхозмашины. 1971.-№3.-С. 6.9.

66. Ландау Л.Д. Теоретическая физика: Учебное пособие. В 10 т. Т. VI. / Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц // Гидродинамика. 4-е изд., стер. - М.: 1988. — 736 с.

67. Легасова А. Н. Осевая скорость перемещения сыпучих материалов в спирально-пружинных транспортёрах / Тр. Ульяновского СХИ. Ульяновск, 1975.-С. 35. .37.

68. Лышевский A.C. Закономерности дробления жидкости механическими форсунками давления. // Новочеркасск, Новочеркасский политехнический институт, 1961, 180 с.

69. Легасова А. Н. Производительность спирального транспортера // Труды ВИМ. 1979. - №84. - С. 71.74.-211 с.