ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА

Мандрика Олександр Володимирович

УДК 631.362.33

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЦЕСУ ОЧИСТКИ

ЦИЛІНДРИЧНИХ РЕШІТ ВІБРАЦІЙНО-ВІДЦЕНТРОВИХ СЕПАРАТОРІВ

Спеціальність: 05.05.11 – Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків - 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному технічному університеті сільського господарства.

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, доцент ТІЩЕНКО Леонід Миколайович, Харківський державний технічний університет сільського господарства, проректор

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, член-кореспондент УААН, професор КУШНАРЬОВ Артур Сергійович, Таврійська державна агротехнічна академія, завідувач кафедри “Теоретична механіка”,

кандидат технічних наук, доцент ПАЩЕНКО Володимир Филимонович, Харківський державний аграрний університет ім. В.В.Докучаєва, завідувач кафедри “Механізація і електрифікація сільськогосподарського виробництва”

Провідна установа – Кіровоградський державний технічний університет, Міністерство освіти і науки України (м. Кіровоград)

Захист відбудеться “ 20 “ червня 2001 року о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.64.832.01при Харківському державному технічному університеті сільського господарства за адресою: 61002, м. Харків, вул. Артема, 44, ХДТУСГ.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці університету.

Автореферат розісланий “ 15 “ травня 2001 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Т.С. СКОБЛО

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Підвищення ефективності використання високопродуктивних вібраційно-відцентрових сепараторів А1 БЦС для очистки і сортування потоку зерна на хлібоприймальних пунктах пов’язано з усуненням певних недоліків. Найбільш суттєвими з них є низька довговічність як вібраційно-відцентрових решіт, через значні динамічні навантаження їх існуючими засобами очистки, так і самих засобів очистки через їх конструктивно-технологічну недосконалість. Усунення цих недоліків є вагомим резервом як підвищення надійності, так і збільшення продуктивності сепараторів при забезпеченні високої якості очистки і сортування зерна.

Зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Робота є складовою частиною Державної програми “Виробництво технологічних комплексів машин і обладнання для агропромислового комплексу 1998 – 2005 роки. Розділ 3 (п.3.8). Техніка для післязбиральної обробки зерна”, регіональної програми “Найважливіші проблеми АПК на 1996-2005 роки”, і розділом комплексної теми 1 - 4 науково-дослідних робіт ХДТУСГ “Розробка та впровадження елементів вібраційно-відцентрових сепараторів для підвищення ефективності їх використання” 1995-2005 роки.

Мета і задачі дослідження – підвищення питомої продуктивності і довговічності вібраційно-відцентрових сепараторів А1 БЦС на підставі застосування більш досконалих засобів очистки, конструкцій очисників, решіт і обгрунтування їх основних конструкційно – режимних параметрів.

Об’єкт досліджень. Процес сепарації на вібраційно-відцентровому сепараторі А1 БЦС - 100.

Предмет дослідження. Процеси взаємодії вібраційно-копіюючих очисників (ВКО) з циліндричними решетами, процеси їх очистки.

Методи досліджень. Обґрунтування параметрів і режимів роботи системи “ВКО, який управляється, – циліндричне решето – зернова суміш” проводилося з використанням імітаційного моделювання і базувалося на положеннях теоретичної механіки, теорії ймовірностей та математичної статистики з використанням пакетів програм “СИАМ”, “Мathсad”, “Excel”.

Для досягнення поставленої мети визначені наступні задачі дослідження:

- провести теоретичне обгрунтування, яке направлено на вивчення динаміки комплексної системи: “ВКО – циліндричне решето – зернова суміш”. Визначити раціональний закон управління радіальними віброколиваннями;

- розробити математичну модель для дослідження перехідних процесів у системі “ВКО – циліндричне решето” за умови дії радіальних віброколивань. Визначити частотні характеристики системи, проаналізувати вплив її параметрів на динаміку перехідних процесів. Визначити цільову функцію і виконати параметричну оптимізацію системи;

- розробити, виготовити і провести порівняльні виробничі іспити ВКО з серійними й модернізованими решетами.

Наукова новизна отриманих результатів. Визначені і оцінені раціональні закони управління ВКО; обґрунтовані принципи побудови математичної моделі комплексної динамічної системи “ВКО – циліндричне решето – зернова суміш” за випадковими збуреннями; зроблена оцінка впливу радіальних керуючих діянь на процес змішання зернової суміші при використанні як серійних, так і модернізованих решіт з застосуванням підресорювання при їхньому закріпленні; виконана параметрична оптимізація динамічної системи “віброзбуджувач – ВКО – циліндричне решето - зернова суміш”.

Практичне значення отриманих результатів і реалізація роботи. Запропоновані конструкційно-режимні параметри вібраційно-копіюючих очисників, а також модернізованих решіт при їх серійному і підресорюваному закріпленні на ободах барабана, застосування яких підвищує продуктивність і експлуатаційну надійність вібраційно-відцентрових сепараторів.

Отримані розробки реалізовані на Новопокровскому (Харківська обл.) комбінаті хлібопродуктів. Рекомендації з підвищення довговічності решіт впроваджені в ГКТБ по пробивним решетам - ВАТ “Завод їм. Фрунзе”, (м. Харків). Методика технологічного розрахунку ВКО впроваджена в ГКТБ ВАТ “Вібросепаратор” (м. Житомир). Отримано 2 патенти України на модернізовані конструкції решіт.

Особистий внесок здобувача у роботах, виконаних у співавторстві полягає в розробці математичної моделі [1], і використанні при моделюванні пакету СИАМ [2]. Особистий внесок здобувача складається також у виборі цільової функції і проведенні оптимізації системи [3]. При дослідженні системи ”очисник – решето - зерновий потік” під дією радіальних керуючих впливів особистий внесок здобувача полягає в її моделюванні [4].

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи схвалені на наукових конференціях професорсько-викладацького складу, наукових співробітників і аспірантів Харківського державного технічного університету сільського господарства (1997-2000 рр.), Харківського національного технічного університету “ХПІ” (1998 р.), Національного аграрного університету (1998, 1999 рр.) (м. Київ), республіканської науково-технічної конференції з тракторобудування (м. Харків, 1998 р).

Публікації. Основні результати наукових досліджень по дисертації опубліковані у п’яти друкованих статтях фахових видань.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел, які містять 90 найменувань, і додатків. Повний обсяг роботи складає 166 сторінок, 100 рисунків, 14 таблиць, а також 5 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність вибраної теми дослідження, сформульовані основні положення, які складають наукову новизну і практичну значність для процесу переробки зернових культур.

В першому розділі виконано аналіз літературних джерел вітчизняних та зарубіжних авторів з сепарації насіння зернових культур. В цих роботах розглянуті питання підвищення ефективності роботи решіт та вивчення і обгрунтування раціональних засобів їх очистки. Аналіз виконаних робіт показав, що процес сепарації і очистки решіт залежить від багатьох факторів, головними з яких є: фізико–механічні властивості зернових сумішей та їх фракційний склад, типи та конструктивні особливості решіт, спосіб та конструктивна реалізація їх очистки. Питання якісного розпушування зернової суміші під час процесу сепарації є важливою умовою підвищення питомої продуктивності й повноти виділення. Однак для вібраційно–відцентрових сепараторів досягнення цих проблем пов’язано зі зниженням ресурсу роботи решіт та очисників. Розробка науково – технічних рішень забезпечення підвищення продуктивності роботи вібраційно-відцентрових сепаруючих пристроїв (рис.1) при умові високого рівня довговічності їх елементів є важливою науковою задачею механізації сільськогосподарського виробництва.

Рис.1. Принципова схема ВКО: БУ- блок управління; ЕМ- електромагніт

На основі аналізу стану питань визначено мету та задачі дисертаційного дослідження.

У другому розділі технологічний процес сепарування зерна розглянуто як комплексну динамічну систему “ВКО – циліндричне решето – зернова суміш” (рис.2).

Необхідність розробки цієї системи пов’язана з визначенням математичної моделі трьох основних складових систем, які обумовлюють динаміку процесу сепарування у цілому. При розробці математичної моделі були зроблені припущення, які дали змогу розглядати динамічні процеси окремо по головним координатам системи з урахуванням зв’язку між ними.

Рис.2. Динамічна модель системи:

Fц , FсопрХ - наведені до центру мас системи за віссю Х відцентрова сила і сила опору; r1, r - відстані від центру мас системи до середини перетину стінки решета і зернового потоку; C, C1, Cy –приведені до центру мас жорсткості ВКО і решета за осями Х та Y

Математична модель системи “ВКО – циліндричне решето – зернова суміш” має такий вигляд:

++;

+++

+=;

=

=---

- -, (1),

де Mx,My - маса робочого елемента віброзбуджувача, який створює вібрації за вісями Х,Y; I1,I2 - приведені моменти інерції потоку зерна, решета та частини приводу, який пов’язаний з ними навколо вісі Y; Dx, Dy,нц – коефіцієнти демпфірування; Cx,Cy,Cц - приведені до центру мас жорсткості системи за вісями X,Y,ц; Fу0x, Fу0у - сили пружності у часі t=0; My0ц- момент від сили пружності у часі t=0; f(t) - закон управління переміщеннями за віссю Х; mp- маса решета; ? - питома щільність зерна; r0 - середній радіус першого шару зернового потоку; Lp- значення твірної решета у проекції на вісь Y; f10, f11- величини коефіцієнтів тертя при русі потоку по поверхні решета відповідно без отворів і з отворами; N – нормальна складова сили дії потоку зерна на решето; f1nц, f2nц - кінематичні коефіцієнти внутрішнього тертя, які визначають взаємодію шарів потоку в площині, перпендикулярної осі Y і враховують взаємодії відповідно першого шару потоку зерна з решетом при його повороті і другого шару потоку зерна з першим; R - амплітуда коливань другого шару зернового потоку; ?1 - частота проходження потоком зерна ряду отворів решета; ?у - частота коливань решета вздовж вісі Y; А, В – коефіцієнти апроксимації моменту, який розвивається електродвигуном; iпр, зпр- передавальне відношення і ККД механічного приводу; ?0, Кц- значення кута повороту шарів зерна і величини амплітуди в початковий період часу; С, D – коефіцієнти апроксимації гармонійною залежністю моменту від сил, що створює віброзбуджувач, по координаті ?.

Рішення системи рівнянь (1) виконували за допомогою пакету СИАМ. На рис. 3 наведені перехідні процеси в системі, які побудовані за результатами розрахунків.

Аналіз кривих, наведених на рис. 3, свідчить, що процес поведінки системи по вісі Х в режимі, який встановився, має коливальний характер. Вступ керуючих впливу по вісі Х збільшив розмах коливань до 0,95 мм. Спостерігається запізнення між керуючим впливом і законом зміни системи без нього, що складає 0,3с і свідчить про нелінійний характер математичної моделі. Частота переміщення елементів системи вздовж вісі Y дорівнює 125,6 рад/с.

Розглянуто вплив форми керуючих коливань на характер перехідних процесів. Для цього було змінено форму впливу з синусоїдальної на трикутну, пилкоподібну або прямокутну. Частоти керуючих впливу збережені однаковими для отримання їх порівняльної характеристики. Найбільш ефективною формою керуючих впливів з боку віброзбуджувача на систему, яка призводить до максимального переміщення по осі Х, є прямокутні гармонійні коливання. Відзначено, що на отриманий результат впливає частота коливань з боку віброзбуджувача.

При проході зернового потоку вздовж твірної модернізованого решета, середня частина якого, що розташована напроти підшипникового вузла очисника, і виконана суцільною, спостерігається збільшення його середньої швидкості на 2,3…2,5% у порівнянні з серійним.

Рис. 3. Перехідні процеси в системі: а - по осі Х, де суцільна лінія – переміщення решета, пунктир – переміщення потоку зерна, крапки – переміщення віброзбуджувача; б - вздовж осі Y, де суцільна лінія - переміщення потоку зерна вздовж твірної решета

Знайдені параметри математичної моделі зернового потоку відповідають таким значенням: зміщення потоку вдовж осі Y знаходиться у діапазоні 70...75 мм; переміщення елементів потоку вдовж вісі Х не перевищує 2 мм; значення кута повороту потоку зерна в процесі змішування, за час проходження довжини Lp решета, змінюється від 8 до 27град.

Отримані під час моделювання результати, які погоджуються з даними, наведеними у літературі, дали змогу вважати, що математична модель адекватна реальним процесам сепарування.

У третьому розділі проведено вибір пружно-демпфіруючих характеристик системи “ВКО - циліндричне решето – зернова суміш”, з урахуванням зовнішніх збурень, діючих на кожний її елемент в напрямку координати Х для вібраційно - відцентрового сепаратора А1 БЦС-100 (рис. 4).

На ВКО з одного боку діє віброзбуджувач, деякі параметри якого визначені в розділі 2, а з другого – поверхня циліндричного решета, яка не є ідеальною. На циліндричне решето з одного боку діє ВКО, а з другого – зерновий потік. Одним з шляхів підвищення довговічності решіт є зниження динамічних навантажень за рахунок введення пружності в місця контакту решета і ободів, а також зміни його конструкції.

Рис.4. Динамічна модель системи “ВКО – циліндричне решето”: Fц.п., Fц.р. - відцентрові сили, які діють на потік зернової суміші та решето; Fа.о. – сила дії ВКО на решето

В цьому випадку математична модель системи, яка враховує її найбільш важливі параметри, описується системою нелінійних рівнянь (2) з представленням окремих характеристик у вигляді випадкових впливів, які підкоряються нормальному закону розподілу F(t), і має вигляд:

де ,,- маси деталей ВКО, решета і потоку зерна; ,- коефіцієнти пропорційності, які зв'язують радіус і масу зернового потоку з законом розподілу ; - закон впливу ВКО на решето; - кутова швидкість обертання решета;- значення радіусу решета, яке визначається його геометричними характеристиками;- середнє значення величини одиничної нерівності, яка утворюється при сполученні двох половин решета в єдине ціле; - частота впливу від одиничної нерівності на гумові диски очисника;- коефіцієнт пропорційності, що враховує величину зміни радіусу решета з законом розподілу зернового потоку в часі; Kn, Kp1, Kp2, - коефіцієнти демпфірування зернового потоку, решета, гумових елементів кріплення решета, активного і пасивного очисників; ,,,,- коефіцієнти пружності потоку зернової суміші, решета, гумових елементів кріплення решета, активного і пасивного очисників;- узагальнені координати переміщень очисника, решета і зернової суміші.

Теоретичні дослідження базуються на аналізі перехідних процесів, які побудовані на базі вирішення системи рівнянь (2) за допомогою пакету СИАМ. Зроблено аналіз поведінки системи за умовами зміни її пружно-демпфіруючих характеристик. Встановлено, що запропоновані конструктивні зміни, які збільшують жорсткість решета, покращують його загальну деформацію в режимі, що встановився, у порівнянні з серійним решетом на 23…25%.Аналіз частотної характеристики (рис. 5) дозволив уточнити частотний діапазон, який може бути реалізований системою, ?ср?20Гц, і вибрати частотні характеристики віброзбуджувача для створення керуючих впливу з урахуванням діапазону рівномірного пропускання частоти системою.

Рис. 5. Амплітудно – частотна характеристика системи A(н)

Параметричну оптимізацію системи проведено з використанням пакету СИАМ. Засіб оптимізації – покоординатний спуск. За цільову функцію прийнято значення інтегральної квадратичної оцінки якості перехідного процесу, яка направлена на мінімізацію параметра оптимізації. Параметр оптимізації - це різниця між відношеннями поточного значення до значення, яке встановилося, між переміщеннями решета і зернового потоку. Якість сепарування визначається різницею відносних відхилень переміщень решета від зернового потоку. Під час оптимізації проводилась варіація показників: жорсткість та демпфірування ВКО і решета, а також коефіцієнта передачі віброзбуджувача. Параметри зернової суміші були незмінними. Після параметричної оптимізації спостерігається зменшення параметру ?Х2-3 в режимі, який встановився, з 5…6% до 0,9…1,0%. Величина перерегулювання складала: до оптимізації 21…22%; після оптимізації 8,8…9,25%.

Раціональну частоту дії віброзбуджувача находили з урахуванням технологічної доцільності роботи системи (рис.6). Визначено, що максимум параметра ?у ?ідповідає частоті 10… 14 Гц.

Рис. 6. Залежність суми середньоквадратичних відхилень зернового потоку ?у ?ід частоти керуючих впливів ?

На рис. 7 наведені процеси, які характеризують роботу елементів системи після її оптимізації для частоти 12 Гц.

Рис. 7. Переміщення решета Х2 і потоку зерна Х3 у часі (раціональні параметри системи)

У четвертому розділі наведені результати стендових випробувань з використанням лабораторної установки для експериментального визначення характеристик системи “ВКО–циліндричне решето - зернова суміш”, необхідних для проведення математичного моделювання.

Розроблено методики проведення експериментальних досліджень по визначенню пружно-демпфіруючих властивостей як серійної, так і модернізованої системи “ВКО – решето”, і зроблено тарирування елементів системи з визначенням абсолютних та відносних похибок вимірювань, які не перевищують 3,5%. Розрахунками отримано коефіцієнти, необхідні для математичного моделювання.

Розроблено методики експериментального визначення перехідних процесів системи “ВКО – решето – зерновий потік”. Динамічні характеристики деформацій решета за поданням одиничного збурення з боку електромагнітного віброзбуджувача одержані у вигляді осцилограм (рис. 8), аналіз яких з теоретичними перехідними процесами показав їх задовільну схожість.

Це дало змогу визначити сумарну жорсткість підресореного решета та знайти необхідне зусилля, яке має бути на якорі електромагніту, а також середню швидкість його пересування під час роботи як з серійним, так і з модернізованим решетом.

Проведено оцінку демпфіруючих властивостей сполучення “решето – гумова прокладка” з урахуванням його закріплення з ободами. Зроблено оцінку похибок вимірювання, причиною яких є різні швидкості переміщення якоря віброзбуджувача при теоретичному дослідженні та реальному експерименті.

Рис.8. Переміщення якоря електромагніта Хэ і середньої частини підресореного решета Хр у часі

Встановлено, що амплітуда переміщення якоря електромагніта становить 5…7мм; зусилля на якорі електромагніта - 50…65Н; жорсткість підвіски решета – 159…160 кН/м.

У п’ятому розділі представлені результати експериментальних досліджень і виробничих випробувань системи “ВКО, що управляється – решето – зерновий потік”. Лабораторні дослідження проводились на експериментальній установці, а виробничі - на Новопокровському комбінаті хлібопродуктів (машина А1 БЦС-100, рис. 9) при сепарації зернових сумішей злакових культур.

Рис. 9. Машина А1 БЦС-100:

1 – блок управління, 2 - електромагніт

Метою експериментальних досліджень є визначення продуктивності і якості роботи вібраційно-відцентрового сепаратора А1 БЦС-100, обладнаного модернізованим підресореним решетом і системою управління, яка створює гармонійні коливання, діючі на дисковий очисник перпендикулярно твірній решета.

Застосування ВКО, який управляється, і підресорених модернізованих решіт призводить до зниження пошкодження зерна у порівнянні з базовими очисником та решетом на 18…20%.

Оцінка впливу проведених змін на питому продуктивність решіт виконувалася в лабораторних умовах з використанням засобу математичного планування експерименту. Функцією відгуку прийнята величина питомої продуктивності підсівного решета Y. Дослідження проводили при зміні частоти радіальних впливів, які управляються X1, зусилля X2 і амплітуди переміщення якоря електромагніта Х3, а також жорсткості підвіски модернізованого решета Х4. Отримане рівняння регресії має вигляд:

(3).

За результатами математичного планування експерименту встановлено, що питома продуктивність вібраційно-відцентрових решіт в цьому випадку зросла на 25…30% у порівнянні з базовою і знаходиться в межах 100…105 кг/г•дм? в залежності від вигляду зернової культури. Повнота розподілу при цьому складала 90…95%, чистота – 99%.

Проведено оцінку довговічності роботи системи “ВКО – модернізоване та підресорене решето (МР)” і системи “комбінований очисник – серійне решето (СР)”. Роботу системи проводили до виникнення на них хоча б однієї тріщини перемички на решеті, що вважалося відмовою. Перевірку технічного стану кожного решета виконували перед початком і в кінці зміни, а також в процесі технологічних перерв. Відкриття тріщини ставало сигналом для зупинки експерименту, після чого фіксувався час виникнення відмови. Для визначення величини наробки до першої відмови Тс використовували залежність:

(4).

За результатами спостережень були побудовані залежності ймовірності безвідмовної роботи P(t) в функції від часу t, які показані на рис. 10.

Рис. 10. Залежності P(t) від часу t: ряд 1 – МР; ряд 2 – СР

Розрахунки показали, що застосування підресореного модернізованого решета забезпечило збільшення наробки до першої відмови у порівнянні з серійним решетом на 25% за умовою використання ВКО, який управляється, і на 30% при використанні ВКО без системи управління.

Одночасно проводилася оцінка зносів робочих органів (гумових дисків і кілець) для ВКО з системою управління і без неї. Знос дисків і кілець визначався як різниця їхніх мас до початку і в кінці виробничих випробувань. Встановлено, що знос робочих органів для ВКО з системою управління на протязі року (період виробничих іспитів) складає 2,5…3%. Середньодобове навантаження на сепаратор А1 БЦС-100 складало 500 т. Витрати потужності на систему управління ВКО не перевищують 0,3…0,5 кВт.

Рекомендації по підвищенню довговічності решіт впроваджені на ВАТ “Завод ім. Фрунзе” (м. Харків), який серійно виробляє модернізовані решета з щорічним економічним ефектом 72000 грн. На сепараторі А1 БЦС-100 Новопокровського комбінату хлібопродуктів (Харківська область) впроваджена система “ВКО, який управляється, – модернізовані решета” з економічним ефектом 12210 грн/рік.

ВИСНОВКИ

1. Проблема активного управління ВКО по забезпеченню додаткових радіальних коливань системи “ВКО – циліндричне решето” є новою і в спеціальній літературі не розглядалася.

2. Моделювання динамічної системи: “ВКО - циліндричне решето – зернова суміш”, спрямоване на вивчення динамічних характеристик зернового потоку, показало, що амплітуда радіальних переміщень потоку з урахуванням дій віброзбуджувача не перевищує 2 мм. Вивчення форми керуючих впливу з боку віброзбуджувача на зерновий потік показало, що найбільш ефективними є прямокутні гармонійні коливання. При використанні модернізованого решета, конструкція якого отримала патент України, спостерігається збільшення середньої швидкості зернового потоку вздовж твірної решета на 2,3…2,5% у порівнянні з серійним.

3. Запропоновані конструктивні зміни зменшують загальну деформацію решета в режимі, який встановився, у порівнянні з серійним решетом на 23…25%. Встановлено, що частота зрізу для системи “ВКО – циліндричне решето” складає до 20Гц.

4. Проведено параметричну оптимізацію пружнодемпфіруючих характеристик, ВКО, решета і коефіцієнта підсилення віброзбуджувача. Для забезпечення безвідривного режиму руху зернового потоку по поверхні решета за цільову функцію прийнята різниця їх відносних переміщень ?Х2-3, яка мінімізована з застосуванням засобу покоординатного спуску. Після параметричної оптимізації спостерігається зменшення параметру ?Х2-3 в режимі, який встановився, з 5…6% до 0,9…1,0%. Величина перерегулювання складала: до оптимізації 21…22%; після оптимізації 8,8…9,25%.

5. Розроблена, виготовлена система управління ВКО, яка забезпечує раціональні значення його радіальних переміщень в просторі та в часі. Застосування ВКО з оптимальними параметрами управління дозволило підвищити робочий “живий” перетин і питому продуктивність процесу сепарації, при складі дрібної фракції до 15%, на 25…30% з чисельними значеннями 100…105 кг/г•дм?. Повнота виділення дрібної фракції 90…95%, чистота зернової суміші 99%.

6. Комплексний аналіз результатів досліджень дозволяє рекомендувати наступні значення характеристик динамічної системи “ВКО, який управляється – модернізоване підресорене решето”: частота управління з урахуванням технологічної доцільності роботи системи – 10…14Гц; амплітуда переміщення якоря електромагніта - 5…7мм; зусилля на якорі електромагніта - 50…65Н; жорсткість підвіски решета – 159…160 кН/м.

7. Модернізація серійного решета і застосування його пружної підвіски призводить до збільшення наробки до першої відмови на 25…30% у порівнянні з серійним решетом. Знос робочих органів для ВКО з системою управління на протязі року (період виробничих іспитів) складає 2,5…3% при середньодобовому навантаженню на сепаратор А1 БЦС-100 500 т. Витрати потужності на систему управління ВКО не перевищують 0,3…0,5 кВт.

8. Рекомендації по підвищенню довговічності решіт впроваджені на ВАТ “Завод ім. Фрунзе” (м. Харків), який серійно виробляє модернізовані решета з щорічним економічним ефектом 72000 грн. На сепараторі А1 БЦС-100 Новопокровського комбінату хлібопродуктів (Харківська область) впроваджена система “ВКО, який управляється, – модернізовані решета” з економічним ефектом 12210 грн/рік. Методика розрахунку вдосконаленого технологічного процесу очистки решіт впроваджена на ВАТ ”Вібросепаратор” (м. Житомир).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

АНОТАЦІЯ

Мандрика О.В. Підвищення ефективності процесу очистки циліндричних решіт вібраційно-відцентрових сепараторів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 – Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. Харківський державний технічний університет сільського господарства. Харків, 2001 р.

Наведені теоретичні дослідження роботи системи “Вібраційно – копіювальний очисник (ВКО), який управляється, – циліндричне решето – зернова суміш”. Знайдено раціональні параметри системи, які підтверджені експериментально. Вони забезпечують збільшення як питомої продуктивності, так і наробки модернізованих ВКО і решета в порівнянні з серійним варіантом. Здійснено серійне та виробниче впровадження розробленої конструкції решета та ВКО, дається оцінка економічної ефективності їх застосування.

Ключові слова: вібраційно - копіювальний очисник, управління, решето, пружнодемпфіруючі характеристики, оптимізація, продуктивність.

АННОТАЦИЯ

Мандрыка А.В. Повышение эффективности процесса очистки цилиндрических решет вибрационно-центробежных сепараторов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 – Машины и способы механизации сельскохозяйственного производства. Харьковский государственный технический университет сельского хозяйства. Харьков, 2001г.

Проблема активного управления вибрационно-копирующих очистителей (ВКО) по обеспечению дополнительных управляемых радиальных колебаний системы “ВКО – цилиндрическое решето” является новой, и в специальной литературе не рассматривалась.

Проведены теоретические исследования системы “Управляемый ВКО – цилиндрическое решето – зерновая смесь”. Математическое моделирование динамической системы: “ВКО - цилиндрическое решето – зерновая смесь”, направленное на изучение формы управляющих воздействий показало, что наиболее эффективными являются прямоугольные гармонические колебания. Наблюдается увеличение средней скорости движения зернового потока по образующей модернизированного решета, конструкция которого имеет патент Украины, на 2,3…2,5% по сравнению с серийным решетом.

Определена частота среза для исследуемой системы, которая составляет 20 Гц. Проведена параметрическая оптимизация упругодемпфирующих характеристик ВКО и решета, а также параметров вибровозбудителя. Для обеспечения безотрывного режима перемещения зернового потока по решету в качестве целевой функции принята разность относительных перемещений решета и зернового потока, которая минимизирована с применением метода покоординатного спуска. Рациональная частота управляющих воздействий определена с позиций технологической целесообразности работы системы и составляет 10…14 Гц.

Совершенствование процесса очистки вертикальных цилиндрических решет позволило повысить их удельную производительность на 25…30%. Эта величина составляет 100…105 кг/ч·дм? при содержании мелкой фракции до 15%, полнота выделения 90…95%, чистота 99,0%.

Введение модернизации в серийное решето и применение его упругой подвески приводит к увеличению наработки на отказ и повышению долговечности на 25…30% по сравнению с серийным решетом. Износ колец и дисков для управляемого ВКО в течение года (период производственных испытаний), при среднесуточной нагрузке на сепаратор А1 БЦС–100 равной 500 т, составляет 2,5…3%. Затраты мощности на сообщение вибраций ВКО не превышают 0,3…0,5 кВт.

Выполнено серийное внедрение модернизированного решета и производственное внедрение разработанной оригинальной конструкции управляемого ВКО, дается оценка экономической эффективности их применения.

Ключевые слова: вибрационно-копирующий очиститель, управление, упругодемпфирующие характеристики, оптимизация, производительность, долговечность.

THE SUMMARY

Mandryka A. V. The development of means and methods of increase of productivity is vibration - centrifugal separation seeds of grain cultures. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.05.11 – machines and methods mechanization of agricultural production. Kharkov states technical university of agriculture. Kharkov, 2001.

The theoretical researches of a system "Controlled are indicated vibration - copies cleaning (VCC) - cylindrical sieve - grain mixture". The rational parameters of a system are found which ensure magnification, both specific productivity, and operating time upgraded VCC and sieve on a comparison with serial variant, which are confirmed experimentally. The industrial introduction of the developed construction controlled VCC and sieve is executed, the evaluation of an economic efficiency of its application is given.

Key word: the management, vibration & copies cleaning, resilient & extinguisher of performance, optimization, productivity, durability.

Відповідальний за випуск: Васильєв С.І.

Підписано до друку 4.05.2001 Формат 60х84 1/16 Папір офсетний

Віддруковано на різографі TR1510 №80654645 Обсяг 1,0 друк. арк.

Зам. №51 від 3.05.2001 Тираж 100 прим.

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Адреса редакції та поліграфпідприємства

61002, м. Харків, вул. Артема 44, кімн. 101

Навчально-методичний центр по заочній формі навчання у закладах

освіти 3-4 рівнів акредитації аграрного профілю