авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Повышение эффективности технологического процесса сортирования семян хвойных пород на плоскорешетном сепараторе

-- [ Страница 2 ] --

Получены дифференциальные уравнения перемещения, скорости и ускорения решетного стана до соударения и в момент соударения упора с плоской пружиной. Все кинематические параметры рабочего органа находятся в прямой зависимости от расстояния между упором и решетным станом и расстояния между упором и плоской пружиной:

, (1)

, (2)

, (3)

, (4)

, (5)

, (6)

, (7)

где lпод – длина подвески, мм; S1 – расстояние между упором и решетным станом, мм; s1 – расстояние между упором и плоской пружиной, мм; – угол отклонения подвески влево от вертикали, рад; с – угловая скорость кривошипа в момент соударения, рад/с; tс – время поворота кривошипа, включая момент соударения, с.

Разработаны алгоритм с блок-схемой и компьютерная программа (язык: Object Pascal среды Delphi 6.0) для расчета скорости решетного стана. Средствами Excel Microsoft Office ХР вычислены значения скорости при частоте колебаний решетного стана 250 мин-1 и 500 мин-1 и отклонении подвесок влево на угол 2 и 5, по которым построены графические зависимости скорости решетного стана от конструктивно-установочных параметров новых подвесок (рисунок 2).

Получены дифференциальные уравнения движения семян с пространственной переориентацией в период подбрасывания, в которых прослеживается прямая зависимость ускорения, скорости и перемещения семян при взлете и падении от расстояния между упором и решетным станом и от расстояния между упором и плоской пружиной.

Установлена зависимость производительности решетного сепаратора от конструктивно-установочных параметров подвесок, в которой hср.сл.опт – средняя оптимальная толщина слоя семенного материала, м; k1 – коэффициент, показывающий соотношение средней скорости движения слоя по решету и амплитуды скорости решета; ом – насыпная плотность очищаемого материала, кг/м3; В – ширина решета, м:

. (8)

а – угол отклонения 5, частота колебаний 500 мин-1 б – угол отклонения 2, частота колебаний 250 мин-1

Рисунок 2 – Зависимость скорости решетного стана от конструктивно-установочных параметров подвесок

Разработаны алгоритм с блок-схемой и компьютерная программа (язык: Object Pascal среды Delphi 6.0) для расчета производительности, по результатам которого средствами Excel Microsoft Office ХР построены графические зависимости (рисунок 3).

а – угол отклонения 2, частота колебаний 250 мин-1 б – угол отклонения 5, частота колебаний 450 мин-1

Рисунок 3 – Влияние конструктивно-установочных параметров подвесок на производительность сепаратора

Эффективность технологического процесса сортирования хвойных семян на плоскорешетном сепараторе при прочих равных условиях значительно возрастает при увеличении расстояния между упором и решетным станом и менее значительно при увеличении расстояния между упором и плоской пружиной.

В третьем разделе изложены программа экспериментальных исследований, методика их проведения и обработка полученных опытных данных.

Экспериментальные исследования проводили в лаборатории кафедры деталей машин и инженерной графики ВГЛТА на экспериментальной установке В.В.Ткачева, в которой усовершенствованы подвески решетного стана (рисунок 4).

а – общий вид б – подвеска решетного стана

Рисунок 4 – Усовершенствованная экспериментальная установка

Лабораторные испытания включали в себя два этапа: первый этап – изучение совместного влияния конструктивно-установочных параметров новых подвесок и удельной нагрузки (q = 0,6 – 1,6 кг/(ч·дм2)) на полноту выделения проходовой фракции; второй этап – изучение совместного влияния конструктивно-установочных параметров новых подвесок и частоты колебаний решетного стана (n = 250 – 500 мин-1) на полноту выделения проходовой фракции. Каждый этап состоял из трех серий опытов: 1 серия – s1 = 5 мм, S1 = 50, 100, 150 мм; 2 серия – s1 = 3 мм, S1 = 50, 100, 150 мм; 3 серия – s1 = 1 мм, S1 = 50, 100, 150 мм. Исследовали семена сосны обыкновенной – Pinus silvestris, собранные в Участковом лесничестве (бывшее Ясеновское лесничество) Горшеченского района Курской области. Семена складской влажности 7…9 % были обескрылены на семеочистительной машине МОС-1А. Обработку полученных данных проводили методами математической статистики.

В четвертом разделе приведены графические зависимости и анализ экспериментальных результатов, получены математические модели. Максимальная полнота выделения проходовой фракции в 97,8 % во время лабораторных испытаний была достигнута при частоте колебаний решетного стана 400 мин-1, S1 = 150 мм, s1 = 1 мм (рисунок 5).

а – при S1 = 50 мм б – при S1 = 150 мм

Рисунок 5 – Полнота выделения проходовой фракции а) от совместного влияния конструктивно-установочных параметров подвесок S1 и s1 и удельной нагрузки q и б) от совместного влияния конструктивно-установочных параметров подвесок S1 и s1 и частоты колебания решетного стана n

Получена математическая модель процесса сортирования хвойных семян (9), позволяющая определить полноту выделения проходовой фракции в зависимости от удельной нагрузки х1, расстояния между упором и плоской пружиной х2, расстояния между упором и решетным станом х3:

y = 83,833 + 2,395х22 – 4,978х1 + 2,182х3 – 2,1х2х3. (9)

Получена математическая модель процесса сортирования хвойных семян (10), позволяющая определить полноту выделения проходовой фракции в зависимости от частоты колебаний х1, расстояния между упором и плоской пружиной х2, расстояния между упором и решетным станом х3:

y = 89,73 – 2,663х12 + 2,401х1 – 3,532х2 – 2,3х3 – 2,687x1x2 + 5,387х1х3. (10)

На рисунке 6 показаны полиномы, аппроксимирующие уравнения (9) и (10).

а – q = 0,6 кг/(ч·дм2), s1 = (1-5) мм, S1 = 150 мм б – n = 400 мин-1, s1 = (1-5) мм, S1 = 150 мм

Рисунок 6 – Полиномиальная аппроксимация уравнений регрессии (9, 10) средствами MATLAB 6.5 SP/7.0

Применение новой конструкции подвесок решетного стана позволяет увеличить полноту выделения проходовой фракции на 6…12 % в диапазоне удельной нагрузки от 0,6 до 1,6 кг/(ч·дм2) и на 8…30 % в интервале частоты колебаний от 250 до 500 мин-1, что свидетельствует о целесообразности применения данной разработки и ее высокой эффективности.

В пятом разделе представлены результаты реализации исследований. Усовершенствованные подвески решетного стана внедрены в ОГУ «Задонский лесхоз», в Семилукский филиал ОГУ «Лесная охрана» Семилукское лесничество, в Учебно-опытный лесхоз ВГЛТА; результаты исследований используются в учебном процессе кафедры «Механизации лесного хозяйства и проектирования машин» ВГЛТА. Согласно расчетам показателей экономической эффективности использования конструкции подвесок решетного стана данное применение является экономически целесообразным, так как позволяет получить годовой экономический эффект в 32850 руб. (в ценах 2009 года) со сроком окупаемости в 0,32 года.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выдвинута и подтверждена научная гипотеза о том, что для повышения эффективности работы плоскорешетного сепаратора и устранения недостатков необходимо применение технологического процесса, создающего периодическое подбрасывание семенного материала на полотне решета, совершающего возвратно-поступательное движение. Данный технологический процесс снижает забиваемость решета, повышает полноту выделения проходовой фракции и производительность.

2. Разработанные конструкции подвесок решетного стана, новизна которых защищена двумя патентами РФ на изобретение № 2363553, № 2372998 и двумя патентами РФ на полезную модель № 78445, № 84746, обеспечивают периодическое подбрасывание семенного материала на полотне решета, совершающего возвратно-поступательное движение.

3. Впервые в исследования процесса сортирования введены новые параметры – расстояние между упором и плоской пружиной s1, расстояние между упором и решетным станом S1, что позволило расширить и дополнить теоретическую базу для совершенствования и расчета процесса сортирования семян на плоских качающихся решетах.

4. Полученные аналитические зависимости для расчета кинематических параметров решетного стана и семенного материала впервые учитывают прямое влияние новых конструктивно-установочных параметров подвесок. Расчет средствами ЭВМ по разработанной компьютерной программе показал, что повышение расстояния между упором и решетным станом в 3 раза приводит к увеличению перемещения и скорости решетного стана в 2 раза; возрастание расстояния между упором и плоской пружиной в 6 раз увеличивает перемещение на 25 %, а скорость решетного стана повышается почти вдвое.

5. Выявлен эффект, состоящий в том, что с увеличением конструктивно-установочных параметров усовершенствованных подвесок наблюдается повышение производительности плоскорешетного сепаратора. Расчет по разработанной компьютерной программе это полностью подтверждает: при S1 = 50 мм, s1 = 1мм – производительность Q = 2,1 кг/ч; при S1 = 150 мм, s1 = 6мм – производительность Q = 7,8 кг/ч.

6. Экспериментальными испытаниями усовершенствованной конструкции подвесок решетного стана при сортировании семян сосны обыкновенной установлено, что в диапазоне удельных нагрузок от 0,6 до 1,6 кг/(ч·дм2) полнота выделения проходовой фракции возрастает на 6…12 %; в диапазоне частот колебаний от 250 мин-1 до 500 мин-1 – повышение на 8…30 %.

7. Компьютерной обработкой полученных математических моделей процесса сортирования хвойных семян установлено оптимальное сочетание параметров работы плоскорешетного сепаратора, при котором полнота выделения проходовой фракции будет достигать 98,8 %: частота колебаний решетного стан 400 мин-1; расстояние между упором и подвеской 1 мм; расстояние между упором и решетным станом 150 мм; амплитуда колебаний решетного стана 12 мм; удельная нагрузка 0,7 кг/(ч·дм2).

8. Внедрение усовершенствованных подвесок решетного стана плоскорешетного сепаратора в ОГУ «Задонский лесхоз», в Семилукский филиал ОГУ «Лесная охрана» Семилукское лесничество, в Учебно-опытный лесхоз ВГЛТА способствовало повышению полноты выделения проходовой фракции на 6…10 % и увеличению производительности на 2…5 %. Годовой экономический эффект от применения разработанной конструкции подвесок решетного стана составляет 32850 руб. (в ценах 2009 года) со сроком окупаемости капитальных вложений 0,32 года. Для внедрения данной конструкции подвесок решетного стана необходимо изготовить опытную партию для широких производственных и ведомственных испытаний.

Материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ

1. Вахнина, Г. Н. Экспериментальные исследования сортирования лесных семян на решетном стане с новой конструкцией подвески [Текст] / Г. Н. Вахнина // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. – Красноярск, 2010. – Вып. 5. – С. 106-108. (личный вклад – 0,2 п. л.)

2. Свиридов, Л. Т. Кинематика движения семян в период взлета при подбрасывании на полотне решета [Текст] / Л. Т. Свиридов, Г. Н. Вахнина // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. – Красноярск, 2010. – Вып. 8. – С. 104-109. (личный вклад – 0,31 п. л.)

Патенты

3. Пат. на полезную модель № 78445 РФ, МПК В07В 1/46. Ступенчатая подвеска решетного стана семяочистительной машины [Текст] : В. С. Быков, Г. Н. Вахнина, В. В. Ткачев, Р. С. Ермолов; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. – № 2008118564/22; заявл. 12.05.2008; опубл. 27.11.2008, Бюл. № 33. – 3 с. (личный вклад – 0,12 п. л.)

4. Пат. на полезную модель № 84746 РФ, МПК В07В 1/46. Универсальная подвеска решетного стана семяочистительной машины [Текст] : В. С. Быков, Г. Н. Вахнина; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. – № 2009111821/22; заявл. 30.03.2009; опубл. 20.07.2009, Бюл. № 20. – 3 с. (личный вклад – 0,13 п. л.)

5. Пат. на изобретение № 2363553, МПК В07В 1/46. Подвеска решетного стана семеочистительной машины [Текст] : В. С. Быков, Л. Т. Свиридов, Г. Н. Вахнина, В. В. Ткачев, Р. С. Ермолов; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. – № 2008108874/03; заявл. 06.03.2008; опубл. 10.08.2009, Бюл. № 22. – 4 с. (личный вклад – 0,1 п. л.)

6. Пат. на изобретение № 2372998, МПК В07В 1/46. Многоуровневая подвеска решетного стана семеочистительной машины [Текст] : В. С. Быков, Л. Т. Свиридов, Г. Н. Вахнина, В. В. Ткачев, Р. С. Ермолов; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. – № 2008118942/03; заявл. 13.05.2008; опубл. 20.11.2009, Бюл. № 32. – 4 с. (личный вклад – 0,15 п. л.)

Статьи и материалы конференций

7. Быков, В. С. Исследование процесса забиваемости отверстий решет лесных семяочистительных машин частицами сортируемого материала [Текст] / В. С. Быков, В. В. Ткачев, Г. Н. Вахнина // Межвузовский сборник научных трудов «Перспективные технологии, транспортные средства и оборудование при производстве, эксплуатации, сервисе и ремонте». Выпуск 1. – Воронеж, 2006. – С. 124-127. (личный вклад – 0,09 п. л.)

8. Ткачев, В. В. Повышение эффективности процесса сортирования лесных семян на плоских качающихся решетах [Текст] / В. В. Ткачев, Г. Н. Вахнина // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления: сб. науч. тр. / ВГЛТА. – Воронеж, 2006. – Вып. 11. – С. 68-70. (личный вклад – 0,08 п. л.)

9. Быков, В. С. О конструкции подвески решетного стана семеочистительной машины [Текст] / В. С. Быков, Л. Т. Свиридов, Г. Н. Вахнина, В. В. Ткачев // Перспективные технологии, транспортные средства и оборудование при производстве, эксплуатации, сервисе и ремонте: сб. науч. тр. / ВГЛТА – Воронеж, 2008. – Вып. 3 – С. 71-73. (личный вклад – 0,11 п. л.)

10. Ткачев, В. В. Влияние толщины решета на деформацию забившейся в отверстие частицы [Текст] / В. В. Ткачев, Г. Н. Вахнина // Проектирование механизмов и машин: труды II Всерос. науч. конф. Воронеж: Воронежский ЦНТИ – филиал ФГУ «Объединение «Росинформресурс» Минпромэнерго России, 2008. – С. 102-106. (личный вклад – 0,15 п. л.)

11. Вахнина, Г. Н. Направления повышения качества сепарирования лесных семян на плоских решетах [Текст] / Г. Н. Вахнина // Ресурсосберегающие и экологически перспективные технологии и машины лесного комплекса [Текст] : Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 55-летию лесоинженерного факультета ВГЛТА, 17-19 сентября 2009 г. / под ред. проф. В. К. Курьянова; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2009. – С. 30-34. (личный вклад – 0,25 п. л.)

12. Быков, В. С. Многоуровневая подвеска решетного стана семяочистительной машины [Текст] / В. С. Быков, Г. Н. Вахнина, В. В. Ткачев // Научный вестник ВГЛТА. Вып. 2(7) / под ред. В. М. Бугакова; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2009. – С. 177-179. (личный вклад – 0,16 п. л.)

13. Вахнина, Г. Н. К вопросу совершенствования конструкций семеочистительной машины [Текст] / Г. Н. Вахнина, А. В. Болобина // Перспективные технологии, транспортные средства и оборудование при производстве, эксплуатации, сервисе и ремонте: межвуз. сб. науч. / ВГЛТА. – Воронеж, 2009. – Вып. 4. – С. 85-87. (личный вклад – 0,17 п. л.)

14. Вахнина, Г. Н. Результаты испытаний новых подвесок решетного стана плоскорешетного сепаратора для лесных семян [Текст] / Г. Н. Вахнина // Леса России в XXI веке: Материалы третьей международной научно-практической интернет-конференции. Апрель 2010 г. / под ред. авторов; Фед. агентство по образованию ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская лесотехническая академия им. С.М.Кирова». – Санкт-Петербург, 2010. – С. 240-243. (личный вклад – 0,25 п. л.)

15. Вахнина, Г. Н. Моделирование процесса сепарирования лесных семян с новой подвеской решетного стана с учетом влияния удельной нагрузки [Текст] / Г. Н. Вахнина // Материалы II Всероссийской научной конференции «Научное творчество XXI века» с международным участием / В мире научных открытий. – Красноярск, 2010. – Вып. 4(10). – Часть 4. – С. 24-26. (личный вклад – 0,2 п. л.)

16. Свиридов, Л. Т. Теоретические исследования движения рабочего органа плоскорешетного сепаратора с новой конструкцией подвесок решетного стана [Текст] / Л. Т. Свиридов, Г. Н. Вахнина; ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2010. – 24 с. – 5 ил. Библиогр. : 7 назв. Рус. Деп. в ВИНИТИ. 17.06.2010. № 372-В2010. (личный вклад – 1,13 п. л.)

17. Вахнина, Г. Н. Теоретические исследования законов движения семян в процессе сортирования [Текст] / Г. Н. Вахнина; ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2010. – 16 с. – 1 ил. Библиогр. : 5 назв. Рус. Деп. в ВИНИТИ. 23.06.2010. № 394-В2010. (личный вклад – 1,0 п. л.)

18. Vakhnina, G. N. Increase of efficiency of the technological proсess of the separator with flat sieve for coniferous seeds [Text] / Г. Н. Вахнина, Л. Т. Свиридов // Леса России в XXI веке: Материалы пятой международной научно-практической интернет-конференции. Октябрь 2010 г. / под ред. авторов; Фед. агентство по образованию ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская лесотехническая академия им. С.М.Кирова». – Санкт-Петербург, 2010. – С. 144-147. (личный вклад – 0,2 п. л.)

19. Вахнина, Г. Н. Исследование динамики новых подвесок решетного стана [Текст] / Г. Н. Вахнина, Л. Т. Свиридов // Леса России в XXI веке: Материалы пятой международной научно-практической интернет-конференции. Октябрь 2010 г. / под ред. авторов; Фед. агентство по образованию ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская лесотехническая академия им. С.М.Кирова». – Санкт-Петербург, 2010. – С. 147-151. (личный вклад – 0,25 п. л.)

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, просим присылать по адресу: 394613, г. Воронеж,

ул. Тимирязева, 8, ВГЛТА, ученому секретарю.

Телефон: (8-4732)53-72-40, Факс (8-4732) 53-72-40.

Вахнина Галина Николаевна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ПРОЦЕССА СОРТИРОВАНИЯ СЕМЯН ХВОЙНЫХ ПОРОД

НА ПЛОСКОРЕШЕТНОМ СЕПАРАТОРЕ

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 14.02.2011 г. Формат 60х84/16. Бумага офсетная.

Объем – 1 Усл. п. л. Заказ №. Тираж 100 экз.

Типография Воронежского ЦНТИ,

394730, г. Воронеж, пр. Революции, 30.



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.