Скачати повний текст

Для керування та розрахунку технологічних показників продуктивності та якості процесів вібровідцентрового сепарування зернових сумішей (ПС ЗС) запропоновано нову концепцію моделювання внутрішньошарових процесів у сумішах, що сепаруються з інтенсифікаторами різних типів, яка базується на статистичному моделюванні з використанням аналітичних досліджень фізичних моделей з урахуванням відкритості та незворотності процесів. Сформульовано та практично підтверджено аналогію основних фізичних процесів внутрішньошарової динаміки ЗС у сепараторах з інтенсифікаторами та нерівноважних, незворотних молекулярно-кінетичних процесів у межах дробового інтегро-диференціального аналізу, нелінійної динаміки, фрактальної двопотокової кінетики, неекстенсивної термодинаміки та дворідинної гідродинаміки. Теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено моди коливань гратових полотен як динамічні інтесифікатори внутрішньошарових процесів у сумішах, що сепаруються. Запропоновано та реалізовано статистичний опис інтенсифікації даних процесів як неідеальних і нерівноважних з джерелами та витоками, із взаємозалежними потоками фракцій. Сформульовано неекстенсивний підхід у термодинаміці процесів сепарування із інтенсифікаторами та реалізовано узагальнення системою термодинамічних рівнянь етапів ЗС, які мають місце у сепараторах. Визначено залежність порядку дробового інтегро-диференціального оператора та параметра неекстенсивності від конструктивно-кінематичних параметрів сепаратора й інтенсифікаторів, а також гідродинамічних і фізико-механічних характеристик ЗС, що сепаруються.

Вперше на базі математичного апарату теорії R-функцій В.Л.Рвачова та на основі класифікації насіння М.М. Ульріха - П.М. Заїки за співвідношенням його характерних лінійних розмірів запропоновано методику побудови математичних моделей зовнішньої форми насіння сільськогосподарських культур, яка дозволяє описувати форму насіння будь-якої конфігурації та одержувати не лише рівняння межі зернини, але й відповідні нерівності, які однозначно визначають її внутрішні точки. Побудовано математичні моделі зовнішньої форми: сочевицеподібного, подовженого, гречаного, плоского та близького до еліпсоїду обертання насіння. Створено модель зразка (проби) насіння з урахуванням особливостей технічних засобів. Запропоновано апаратурну підтримку прийняття рішень під час аналізу якості сепарації насіння та керування агрегатами сепарації насіння. Визначено параметри оптимального керування електрообладнанням насіннєочисної лінії. Обгрунтовано метод та пристрій керування електрообладнанням потокової насіннєочисної лінії на основі результатів аналізу зразка насіння. В основу методу керування покладено застосування пристроїв технічного зору із застосуванням методу розпізнавання образів шляхом порівняння їх з еталонами. Створено технічне, алгоритмічне та програмне забезпечення пристрою керування технологічним процесом. Здійснено технічну реалізацію нового методу визначення якості сепарації насіння в пристрої керування електрообладнанням, впроваджено його у виробництво.

На базі розробленої детермінованої математичної моделі процесу з використанням прикладних програм для ПЕОМ описано кінематику руху частки у псевдорозрідженому шарі насіння. Установлено взаємозв'язок властивостей даного шару й окремої частки з конструктивними, кінематичними й аеродинамічними параметрами машини за наявності факторів: випадкової дії сили лобового тиску; наявності пульсації повітряного потоку; ексцесу й асиметрії епюр тисків, відповідно у поперечному та поздовжньому перетині пневматичного каналу; висот установлення подільників шару. Обгрунтовано межові режими роботи пневмоімпульсної машини та верхню межу її продуктивності за умови досягнення максимального технологічного ефекту сепарації. Виявлено експериментальні закономірності впливу основних геометричних і кінематичних параметрів запропонованої пневмоімпульсної установки на технологічні показники її роботи.

З метою підвищення ефективності процесу очищення повітряного потоку пилоосаджувальною камерою запропоновано регулювати проміжний відбір та відводити домішки за допомогою розробленого пиловловлюючого пристрою. Побудовано математичні моделі нелінійної динаміки процесу очищення з регульованим проміжним відбором та відведенням домішок. Визначено закономірності зміни складових швидкостей і траєкторій повітряного потоку та частинок домішок. Обгрунтовано конструктивні параметри пиловловлювального пристрою. Виявлено, що ефективність очищення повітряного потоку розробленою пилоосаджувальною камерою збільшується на 30 - 35 % та становить 90 - 91 %. Нову пилоосаджувальну камеру впроваджено у серійне виробництво вібровідцентрових сепараторів.

Розглянуто питання підвищення питомої продуктивності та якості процесу решітного сепарування зернових сумішей (ЗС) шляхом обгрунтування його параметрів і розробки нових конструкцій решіт. Виконано теоретичні дослідження руху потоку ЗС на розроблених плоских вібраційних і ціліндричних вібровідцентрових решетах. Створено математичні моделі процесів сепарування ЗС розробленими плоскими вібраційними та циліндричними вібровідцентровими решетами. Обгрунтовано конструктивні параметри розпушувачів за урахування кінематичних режимів роботи решіт, їх питомих завантажень, фізико-механічних властивостей ЗС. Виконано експериментальні дослідження закономірностей пористості, пошарового руху потоку суміші, внутрішньошарового руху частинок, вібров'язкості та визначено ефективність решітного сепарування. Розроблено, виготовлено, проведено порівняння, визначено техніко-економічну ефективність застосування, а також впроваджено в серійне виробництво розроблені решета.

Для керування роздільною здатністю та розрахунку параметрів пневматичного сепаратора за допомогою розробленої математичної моделі, в якій враховано сукупність факторів, характерних для руху компонентів суміші у нахиленому повітряному каналі, визначено динаміку руху частинок. Обгрунтовано доцільність урахування впливу нерівномірності швидкості повітряного потоку за висотою каналу як керованого фактора підвищення ефективності сепаратора з нахиленим повітряним каналом. Виявлено нові закономірності впливу основних параметрів такого сепаратора.

Розглянуто сепарацію зернових сумішей у полі дії інерційно-гравітаційних силових полій. Теоретично досліджено процес сепарації на решетах з щілинами, розмір яких збільшується в напрямку руху оброблюваного матеріалу. Визначено й обгрунтовано напрямок вдосконалення технології сепарації зерна та запропоновано конструкцію сепаратора для її виконання. Наведено принципи побудови математичних моделей процесу руху та процесу сепарації на запропонованих решетах. Проведено оптимізацію конструктивних параметрів решета та кінематичних режимів руху зернової суміші, які забезпечують сприятливі умови для виділення прохідних часток. Викладено методику визначення ефективності сепарації на решетах запропонованого типу. Визначено методику розрахунку параметрів і режимів роботи, встановлено економічну ефективність використання запропонованого сепаратора.

Теоретично обгрунтовано й експериментально підтверджено доцільність застосування пасивних розпушувачів за умов збільшення питомого навантаження на решето й одночасного збільшення продуктивності та якості процесу сепарації. Створено механіко-математичні моделі переміщення частинок у вібропневморозрідженому шарі, які враховують залежності впливу величини виштовхувальної сили від стану зернового шару та режимних параметрів сепаратора (частоти й амплітуди коливань решета, подачі повітря, питомого навантаження). Установлено взаємозв'язки між режимними (прискоренням коливань, швидкістю повітря, питомим навантаженням) і конструктивними (розміром, щільністю розміщення розпушувачів, коефіцієнтом опору) параметрами та кількісно оцінено їх вплив на інтенсивність розпушування зернового шару для збільшення просіювання в системі зерновий шар - решето. Шляхом проведення комплексних експериментальних досліджень одержано та кількісно оцінено залежності питомої продуктивності, якості розділення та питомої енергоємності зерносепаратора від конструктивних параметрів розпушувачів, площі поверхні просіювання, частоти коливань решета та властивостей зернового шару. Визначено критерій оцінки інтенсивності розпушування вібророзрідженого шару зерна - ефективну в'язкість. Одержано залежність для його визначення та зроблено кількісні оцінки цієї величини.

Наведено результати теоретичного дослідження роботи системи вібраційно-копіювальний очисник (ВКО) - циліндричне решето - зернова суміш. Визначено раціональні параметри системи, які забезпечують збільшення питомої продуктивності модернізованих ВКО та решета у порівнянні з серійним варіантом. Здійснено серійне та виробниче впровадження розробленої конструкції решета і ВКО, надано оцінку економічної ефективності їх застосування.

Розглянуто питання підвищення ефективності технологічного процесу вторинної сепарації картопляного вороху. Проаналізовано існуючі способи, пристрої та робочі органи для реалізації даного процесу та доведено необхідність створення двоступеневого пневмофрикційного сепаратора картопляного вороху. Розроблено конструктивно-технологічну схему пристрою. Здійснено теоретичний аналіз процесу сепарації картопляного вороху. Побудовано математичні моделі руху його компонентів по робочих поверхнях сепаратора. Визначено конструктивні та режимні параметри першого й другого ступенів сепарації та проведено їх оптимізацію, експериментально доведено працездатність та високу ефективність функціонування кожного з них. Розроблено рекомендації щодо використання двоступеневого пневмофрикційного сепаратора картопляного вороху.

Досліджено проблему підвищення ефективності технологічного процесу, а також технічних засобів вторинної сепарації картопляного вороху. Наведено класифікацію технологій, технологічних процесів і технічних засобів, що використовуються для сепарації картоплі. Доведено її необхідність, обгрунтовано та розроблено машину для її сепарації в блокованому псевдозрідженому шарі. Виявлено закономірності впливу головних механіко-технологічних компонентів картопляного вороху на ефективність і якісність розподілу за вторинної сепарації. Виконано теоретичні дослідження даного процесу та розроблено математичні моделі розрахунку кінематичних, конструктивних і енергетичних параметрів сепаратора. На підставі результатів експериментальних досліджень доведено високу ефективність сепаратора. Проведено економічне обгрунтування машини та розроблено рекомендації щодо її використання.

Изложен один из способов системного моделирования вибрационных полей в зерновых смесях при сепарировании их виброрешетами. Особенность представленного математического моделирования колебаний проявляется в том, что в отличие от традиционного анализа периодических изменений перемещений частиц среды во времени, здесь рассматриваются гармонические колебания скорости этих перемещений. Такой вариант анализа вибрационных полей обусловлен тем, что кинетика зерновой смеси, движущейся по виброрешету, описывается уравнениями течения вязкой ньютоновской жидкости, которые составлены относительно скоростей перемещений. Поэтому в скоростях, а не в перемещениях, решены сооветствующие задачи. Рассмотрены одномерные линейные модели для плоского и кольцевого слоев, что позволило решить задачи колебаний аналитическими методами. Для плоского слоя переменной вибровязкости и однородного кольцевого слоя замкнутые решения краевых задач выражены через функции Кельвина, значения которых можно вычислять на компьютере, а также находить с помощью таблиц или простых асимптотических формул при больших значениях аргумента. Внимание уделено получению приближенных решений в элементарных функциях и анализу их погрешности.

Визначено основні параметри пневмосистеми інерційного прямоточного сепаратора зерна. Доведено можливість інтенсифікації очистки зернових сумішей за рахунок багатоструменевого введення матеріалу в похилий пневмосепарувальний канал. Вивчено вплив фізико-механічних властивостей оброблюваного матеріалу на якісні показники сепарації.

Вперше за допомогою побудованих рівнянь динаміки потоку у розроблених вібровідцентрованих решетах встановлено нові закономірності пошарового руху фракцій. Для керування і розрахунку технологічних показників продуктивності та якості розроблено нові математичні моделі процесу сепарування (ПС) зернових сумішей (ЗС) розробленими циліндричними вібровідцентрованими решетами. У моделях вперше враховано конструктивно-кінематичні параметри решіт з інтенсифікаторами-спрямовувачами, динамічну в'язкість і фізико-механічні властивості ЗС. Для оцінювання впливу розроблених решіт на ефективність процесу вібросепарування вперше проведено комплексне обгрунтування їх конструктивних параметрів з урахуванням кінематичних режимів і питомих завантажень, фізико-механічних властивостей ЗС.

Визначено раціональний спосіб сепарації обчесаного вороху рицини шляхом аналізу існуючих способів очистки насіннєвого матеріалу.

Обгрунтувано основні параметри енергозбережувального сепаратора для очищення зерна з використанням сил гравітації.

Наведено результати експериментальних досліджень процесу калібрування насіння плодових кісточкових культур, таких як вишня, черешня, алича, абрикос, мигдаль. Одержано математичні моделі та оптимальні області протікання процесу. Встановлено параметри, які забезпечують якісне калібрування насіння плодових кісточкових культур.

Проведено аналіз конструкцій відомих вібровідцентрових решіт і особливостей процесів розділення зернових матеріалів такими решетами. Обгрунтовано раціональну конструкцію вібровідцентрових решіт з метою їх використання на серійно виготовляємих універсальних вібровідцентрових сепараторах БЦС-25, БЦС-50 і БЦС-100.

Составлена математическая модель динамики двухфазной среды, исследована динамика слоя зерновой смеси, продуваемого воздушным потоком, установлены закономерности изменения объемной плотности, давления.