Обґрунтування конструктивно-режимних параметрів сортувалки бульб картоплі

Abstract

У дисертації вирішене наукове завдання, яке направлене на підвищення ефективності процесу сортування бульб картоплі на фракції, розробки конструкції та обґрунтування конструктивно-режимних параметрів сортувалки у вигляді активної гвинтової спіралі, яка переміщує бульби картоплі по - подібно встановлених напрямних. У роботі наведено аналітичні залежності умов сталого руху бульб картоплі по напрямних сортувалки при взаємодії їх із гвинтовою поверхнею. Для керування та розрахунку технологічних показників якості процесу сортування картоплі створено нові математичні моделі динаміки бульб по напрямних, в яких враховано вплив їх характеристик та конструктивно-режимних параметрів розробленої сортувалки. Для оцінки впливу розробленої сортувалки на якість процесу сортування вперше виконано комплексне обґрунтування її конструктивних параметрів з врахуванням кінематичних режимів роботи, механіко-технологічних властивостей компонентів та режимних параметрів процесу. За результатами експериментальних досліджень встановлено раціональні параметри пристрою. Господарські випробування зразка пристрою підтвердили високу якість сортування при відсутності пошкоджень бульб картоплі. Визначено оптимальні значення конструктивно-режимних параметрів розробленої гвинтової сортувалки, при яких точність сортування бульб картоплі на фракції складає 88 %, продуктивність Q = 420 кг/год.

В диссертации решена научная задача, которая направлена на повышение эффективности процесса сортирования клубней картофеля на фракции, разработки конструкции и обоснование конструктивно-режимных параметров машины для сортирования в виде активной винтовой спирали, которая перемещает клубни картофеля по - образно установленных направляющих. Анализ существующих способов и технических устройств для сортирования картофеля показал, что они имеют низкое качество разделения на фракции со значительной долей скрытых повреждений, что при хранении в зимний период времени проявляет себя в виде загнивания и заражения здоровых клубней картофеля. Перспективным направлением повышения качества сортирования являются устройства с винтовыми активными рабочими органами. Они обеспечивают высокую точность сортирования, происходит плавный захват картофеля, что устраняет скрытую повреждаемость клубней. Для расчёта технических показателей и качества процесса сортирования построены математические модели в зависимости от условий устойчивого движения клубней картофеля по направляющих при взаимодействии их с винтовой поверхностью сортировки. Анализ полученных зависимостей дал возможность управлять и производить расчёт технологических показателей качества сортирования картофеля, созданы новые модели динамики клубней по направляющим с учётом их характеристик и конструктивно-режимных параметров сортировки. Теоретические исследования выполнены с использованием основных законов динамики, теоретической механики, аналитической геометрии, современных методов моделирования с использованием вычислительной техники, прикладной программы Matlab. Для определения эффективности процесса сортирования, производительности устройства, качества сортирования клубней картофеля и энергоёмкости процесса разработаны экспериментальные методы и приспособления. Экспериментально установлены механико-технологические свойства клубней картофеля. Обработка результатов экспериментальных исследований выполнена с использованием положений теории вероятности и математической статистики. Комплексным анализом результатов теоретических, экспериментальных исследований и проведенного многофакторного эксперимента рекомендованы оптимальные значения конструктивно-режимных параметров разработаного винтового устройства: угловая скорость винтовой спирали = 4,2 с-1; угол установки устройства к горизонту = 8,6 ; угол между осями симметрии винтовой спирали и направляющих = 4,6 . При этом коэффициент сортирования кс = 0,83…0,89, производительность Q = 420 кг/ч. Производственные испытания разработаного винтового устройства показали: необходимое качество процесса сортирования клубней картофеля в соответствии с агротехническими требованиями обеспечивается повышением точности сортировании на 9…14 % и снижением травмированости клубней в среднем на 7,9 %; удельная энергоёмкость процесса разделения клубней картофеля снижены с 0,002 до 0,001 кВт ч/кг (в 2 раза), удельные капиталовложения снижены с 2055 до 342,5 грн./кг ( у 6 раз); эксплуатационные затраты уменьшены с 598,53 до 125,5 грн./кг ( у 4,8 раза). Годовой экономический эффект от использования сортировки составил 13457 грн.

A scientific task, which is directed on the increase of efficiency of process of sorting of tubers of potato on factions, developments of construction and grounds of structurally technological parameters of сортувалки as an active spiral spiral which moves the tubers of potato for, is decided in dissertation - like the set sending. Analytical dependences of terms of permanent motion of tubers of potato are in-process resulted on sending of сортувалки at co-operating of it with a helicoid. For a management and calculation of technological indexes of quality of process of sorting of potato the new mathematical models of dynamics of motion of tubers on sending, influence of their descriptions and structurally technological parameters of developed сортувалки is taken into account in which, are created. For the estimation of influence of developed сортувалки on quality of sorting process a complex ground is first executed it structural parameters taking into account kinematics office, механіко-технологічних properties of components and technological parameters of process hours. As a result of experimental researches the rational parameters of device are set. The economic tests of standard of device confirmed high quality of sorting in default of damages of tubers of potato. Certainly optimum values of structurally kinematics parameters of developed spiral сортувалки, at which exactness of sorting of tubers of potato on faction is 88 %, productivity of Q = 420 kg/год.