CC BY
6УДК 631.362.323
С. Н. Капов, Д. З. Есхожин, Ш. К. Байшугулова, М. Б. Диханова
Capov S. N., Eskhozhin D. Z., Baishugulova Sh. K., Dickanova M. B.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ РЕШЁТНОГО СТАНА ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНЫХ МАШИН
PROMISING TECHNICAL SOLUTIONS TO THE SIEVE MILL GRAIN CLEANING MACHINES
Рассмотрены схемы существующих зерноочистительных машин и предложена новая конструкция планетарной зерноочистительной машины.
Ключевые слова: кинематика движения зерна, очистка, круговое движение, зерноочистка.
In the article schemes of existing grain cleaning machines are considered and a new design of a planetary grain cleaning machine is proposed.
Key words: kinematics of grain movement, cleaning, circular motion, grain cleaning.
Капов Султан Нануович -
доктор технических наук, доцент, профессор
кафедры механики и компьютерной графики
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8-988-751-17-61
E-mail: [email protected]
Есхожин Джадыгер Зарлыкович -
доктор технических наук, профессор кафедры технической механики Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина г. Астана
Тел.: 8(701)401-74-93 E-mail: [email protected]
Байшугулова Шырын Кадрменденовна -
докторант
Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина г. Астана
Тел.: +7(701)401-74-93 E-mail: [email protected]
Диханова Меруерт Бауржановна -
магистр
Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина г. Астана
Тел.: +7(701)401-74-93 E-mail: [email protected]
Kapov Sultan Nanuovich -
Doctor of technical Sciences, docent, professor of «Mechanics and Computer Graphics»
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
Tel.: 8-988-751-17-61 E-mail: [email protected]
Echoin Jadugar Zarlykovich -
Doctor of technical Sciences, Professor Department of mechanical engineering
Kazakh Agrotechnical University them S. Seifullin Astana
Tel.: 8(701)401-74-93 E-mail: [email protected]
Baishugulova Shyryn Kadrmendenovna -
Doctoral student
Kazakh Agrotechnical University them S. Seifullin Astana
Tel.: 8(701)401-74-93 E-mail: [email protected]
Dickanova Meruert Baurzhanovna -
Magister student
Kazakh Agrotechnical University them S. Seifullin Astana
Tel.: 8(701)401-74-93 E-mail: [email protected]
На сегодняшний день разработано множество конструкций зерноочистительных машин. Это прежде всего машины с плоскими прямоугольными или круглыми решетами, совершающими пространственные колебания, с круглыми и винтовыми решетами, совершающими винтовую или осевую вибрацию от электромагнитных вибраторов, с цилиндрическим решетом, совершающим пространственные колебания, и другие, к которым проявляется повышенный научный интерес.
Существующие способы зерноочистителей предполагают использование большого количества разновидностей форм поверхностей
и видов колебаний различных решет. Схемы возможных их сочетаний представлены в таблице.
Применение той или иной схемы вида колебаний и формы поверхностей решет зерноочистительных машин определяется тремя главными факторами: производительностью, просеваемостью и устойчивостью технологического процесса. Эти факторы являются основными критериями (показателями) для зерноочистительных и сортировальных машин с точки зрения их количественной и качественной технологической оценки [1].
Среди возможных схем сочетаний видов колебаний и форм поверхностей решет наиболь-
в
естник АПК
Ставрополья
: № 1(25), 2017
Агроинженерия
13
шее распространение получили схема 1 (прямоугольные решета, колебания круговые) и схема 2 (решето - прямоугольное, колебания - прямолинейные направленные). По такому принципу работают большинство применяемых на сегодня ветрорешетных машин.
Очевидно, дальнейшее совершенствование и разработка перспективной машины будут осу-
ществляться путем подбора и обоснования рациональных параметров режимов амплитуды, частоты вибрации и видов используемых колебаний решетного стана для конкретной обрабатываемой культуры.
Принципиально эти параметры в целом идентичны, но отличаются формой решета. Рассмотрим некоторые из них:
Таблица - Виды движения формы поверхностей решет зерноочистительных машин
Форма поверхности решет (схема и основные положения)
Вид колебаний решета
В плоскости
Круговые (овальные)
Прямолинейные
<->
Крутильные
£
В пространстве
Винтовые
Пространственные
Плоскопрямоугольная
Плоская круглая
10
Коническая
11
12
13
14
15
Винтовая
16
17
18
19
20
Цилиндрическая
21
22
23
24
25
Гиперболоидная
26
27
28
29
30
Шаровая и др.
31
32
33
34
35
- Схема 6: плоская круглая, колебания круговые. В основном применяется для очистки риса и клубней. Существенным недостатком дисковых сортировок, вращающихся в горизонтальной плоскости, является краткий технологический путь компонентов обрабатываемого материала по решетчатой поверхности, поскольку под действием центробежных сил клубни (корнеплоды) мгновенно сходят с решета.Этим объясняется невысокая пропускная способность и низкое качество работы вращающихся решет [2].
- Схема 10: форма поверхности решета вибрационной зерноочистительной машины - плоская круглая, колебания - сложные пространственные. Машина, изготовленная по этой схеме, не позволяет увеличивать производительность, а также не обеспечивает максимального качества сепарации при устойчивых режимах [3].
- Схема 9: решета - плоские круглые, колебания - винтовые. Данная схема (с электромагнитным вибратором винтовых колебаний) предложена авторами с целью очистки риса от сорняков [4]. Преимущество ее перед схемой 10 в возможности повышения количества решет, каждое из которых имеет производительность не менее 200 кг/ч. При соединении решет последовательно с целью повышения качества очистки возникает неравномерность технологического процесса на переходных участках соединяемых решет, так как требуется круговое движение слоя по решету. Во избежание этого недостатка автором была предложена и исследована схема 19, при которой круглые решета заменены винтовыми.
- Схема 12: поверхность решета - в виде усеченного конуса, колебания - прямолинейные направленные (по оси конуса). Данная схема обладает всеми преимуществами предыдущей схемы. Отличительной особенностью схемы является то, что в ней вместо винтовых ярусов решет будет использован набор усеченных конических решет с малыми углами при основании конуса (20-30). В зависимости от ориентации вершин усеченных конусов к горизонту последние будут загружаться ворохом или из периферии, или из центра. При этом слой будет медленно перемещаться (в процессе осевой вибрации всего блока решет) по образующим усеченных конических решет, а не по круговым траекториям, как в случае круглых или даже винтовых решет [5, 6].
- Схема 19: решета - винтовые, колебания - винтовые. В этом случае недостаток по неравномерности технологического процесса просевания решет по ширине и по отдельным виткам (в противоположность схемам 10 и 9) полностью устранен. При этом винтовое решето приобретает новое качество - способность транспортирования слоя по виткам снизу вверх и наоборот.
- Схемы с 21 по 25 - с цилиндрическими решетами. Из-за низкой производительности рабочих органов они не получили широкого распространения.
- Схемы с 26 по 30 - из-за недостаточной их изученности не нашли практического применения.
- Схемы с 31 по 35 - с технологической точки зрения являются перспективными. Однако конструкция их привода на современном этапе технического развития получается усложненной, и технологии изготовления подобных рабочих органов становятся затратными.
Предложенный и проведенный анализ сочетаний форм поверхностей и видов колебаний решет позволил упорядочить знания в области послеуборочной обработки зерна и наметить новые пути интенсификации процесса очистки зерна. На основе теоретических исследований и поисковых экспериментов обоснована и разработана новая конструкция зерноочистительной машины, круглые и плоские решета которой совершают вращения вокруг двух параллельных осей (рис. 1) [6, 7, 8, 9]. При этом зерно, находящееся на решете, совершает не круговое движение, как на схемах 6-10, а описывает траекторию по улитке Паскаля.
б
Рисунок 1 - Решето планетарной зерноочистительной машины:
а) схема; б) движение зерновой массы
Результаты поискового эксперимента показали, что подбирая соотношения частот вращения параллельных осей и радиусов до них, можно подобрать такие параметры, при которых зерно, совершая относительное движение, может находиться на решете планетарной зерноочистительной машины достаточный промежуток времени. Относительное увеличение времени нахождения зерновой смеси на поверхности решета позволяет достичь требуемой степени очистки.
а
в
№ 1(25), 2017
Агроинженерия
15
б
Рисунок 2 - Планетарная зерноочистительная машина: а) конструктивная схема, б) лабораторная установка
а
Решето с планетарным движением будет работать следующим образом (рис. 2): с помощью водила ось решета с сателлитом вращается вокруг своего центра. Так как сателлит и решето насажены на одной оси, которая огибает центральную шестерню. А также решето вращается и вокруг двух центров - водила и сателлита. Зерно поступает на решето из бункера. В результате сложного движения зерно до схода с решета совершает логарифмическую спираль.
Основной задачей предлагаемой машины являются повышение эффективности качества
очистки зерна и увеличение производительности рабочего органа зерноочистительной машины, которые достигаются путем исключения знакопеременных и центробежных нагрузок на него. Последние реализуются за счет предлагаемой планетарной зерноочистительной машины, которая состоит из бункера 1 с заслонкой 2 и патрубком 3, решетного стана 4. Кроме того, в технологический процесс машины входит верхнее Рт и нижнее Р2 круглое плоское решето с поддонами П и П2, а также выгрузная система 5, оборудованная цилиндрическими патрубками Пт, Пт2, Пт3 [7].
Литература
1. Карпенко А. Н., Халанский В. М. Сельскохозяйственные машины. М. : Агропромиз-дат, 2002. 527 с.
2. Бурков Н. М., Сычугов Н. П. Зерноочистительные машины: Конструкция исследования, расчет и испытания. Киров : НИ-ИСХ Севера-Востока, 2000. 258 с.
3. Сейтпанов П. К. Виброфрикционное сепарирование зерносмесей при вращательных колебаниях. М., 1993. 167 с.
4. Тарасенко А. П. Современные машины для послеуборочной обработки зерна и семян. М. : Колос, 2008. 232 с.
5. Кленин Н. И., Попов И. П., Сакун В. А. Сельскохозяйственные машины.Теория, конструкция и расчет. М. : Колос, 1970.
References
1. Karpenko A. N., Khalanskiy V. M. Agricultural machines. M. : Agropromizdat, 2002. 527 p.
2. Burkov N. M., Sychugov N. P. Grain cleaning machine: research Design, calculation and testing. Kirov : SRIA of the North-East, 2000. 258 p.
3. Setpanov P. K. Vibramycine separation of mixtures of grains with rotational oscillations. M., 1993. 167 p.
4. Tarasenko A. P. Modern machinery for post-harvest handling of grains and seeds. M. : Kolos, 2008. 232 p.
5. Klenin N. I., Popov I. P., Sakun V. A. Agricultural machines. Theory, design and calculation. M. : Kolos, 1970.
6. Theoretical Substantiation of a Grain Cleaner with a Compound Motion of the Operating Device / Dzhadyger Z. Eskhozhin, Sayakhat O. Nukesheva, Sultan N. Capov, Shyryn K. Baishugulova, B. Meruyert, A. Dikhanova // INTERNATIONAL JOURNAL OF ENVIRONMENTAL & SCIENCE EDUCATION. 2016. V. 11, № 18. Р. 11385-11392.
7. Пат. 27404 Российская Федерация. Зерноочистительная машина со сложным движением рабочего органа / Байшугуло-ва Ш. К., Есхожин Д. З. [и др.] ; опубл. 15.10.13, Бюл. № 10.
8. Bayshugulova Sh. K., Eskhozhin D. Z., Capov S. N. Improving the quality of the grain cleaning machine by posts working body complex motrnn // In The Seventh International Conference on Eurasian scientific development. «East West» Association for Advanced Studies and Higher Education. GmbH. Vienna, Austria. 2015. 30th November. Р. 182-188.
9. Bayshugulova Sh. K., Eskhozhin D. Z., Capov S. N. To improve the quality of grain cleaners cleaning machines // Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина. 2015. № 4 (87). С. 74-82.
10. Есхожин Д. З., Капов С. Н., Байшугуло-ва Ш. К. Теоретические предпосылки к обоснованию зерноочистительной машины со сложным движением рабочего органа // Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК : материалы VIII Междунар. науч.-практ. конф. М., 2016. С. 303-307.
6. Theoretical Substantiation of a Grain Cleaner with a Compound Motion of the Operating Device / Dzhadyger Z. Eskhozhin, Sayakhat O. Nukesheva, Sultan N. Capov, Shyryn K. Baishugulova, B. Meruyert, A. Dikhanova // INTERNATIONAL JOURNAL OF ENVIRONMENTAL & SCIENCE EDUCATION. 2016. V. 11, № 18. P. 11385-11392.
7. Pat. 27404 Russian Federation. Cleaning machine with a complex movement of the working organ / Baisugurova S. K., Eskhozhin D. Z. [et al.] ; publ. 15.10.13, Bull. № 10.
8. Baishugulova Sh. K., Eskhozhin D. Z., Capov S. N. Improving the quality of the grain cleaning machine by posts working body complex motion // In The Seventh International Conference on Eurasian scientific development. «East West» Association for Advanced Studies and Higher Education. GmbH, Vienna, Austria. 2015. 30th November. P. 182-188.
9. Bayshugulova Sh. K., Eskhozhin D. Z., Capov S. N. To improve the quality of grain cleaners cleaning machines // Bulletin of science of Kazakh agrotechnical University them S. S. Seifullin. 2015. № 4 (87). P. 74-82.
10. Eskhozhin D. Z., Kapov S. N., Baishugulova Sh. K. Theoretical background to the justification of grain-cleaning machine with a complex movement of the working organ // Scientific and informational support of innovation development of AIC (Materials of the VIII international scientific-practical conference). M., 2016. P. 303-307.
