 |
Разработка основ теории и машин пневмомеханического шелушения зерна крупяных культуртема диссертации и автореферата по ВАК 05.20.01, доктор технических наук Нуруллин, Эльмас Габбасович
|
|
|
|
Share on vkShare on facebookShare on twitterShare on mymailruShare on odnoklassniki_ruShare on livejournalShare on surfingbirdMore Sharing Services
Автореферат
Диссертация
Артикул: 222298
Год:
Автор научной работы:
Нуруллин, Эльмас Габбасович
Ученая cтепень:
доктор технических наук
Место защиты диссертации:
Казань
Код cпециальности ВАК:
05.20.01
Специальность:
Технологии и средства механизации сельского хозяйства
Количество cтраниц:
Оглавление диссертации доктор технических наук Нуруллин, Эльмас Габбасович
ВВЕДЕНИЕ.
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ШЕЛУШЕНИЯ ЗЕРНА КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР И ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.
1.1 Анатомическое строение, физико-механические, технологические свойства зерна крупяных культур и анализ их исследований в связи с процессом шелушения.
1.2 Технологические основы переработки зерна в крупу и назначение шелушильных машин.
1.2.1 Основы технологии промышленной переработки зерна крупяных культур.
1.2.2 Переработка зерна крупяных культур в сельскохозяйственном производстве.
1.2.3 Технологическая эффективность процесса шелушения и показатели ее оценки.
1.3 Основные направления развития конструктивно-технологических схем машин для шелушения зерна крупяных культур.
1.4 Аналитический обзор теоретических исследований процесса шелушения зерна крупяных культур.
1.5 Постановка проблемы, цель и задачи исследований.
2 КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ПРОЦЕССА ШЕЛУШЕНИЯ
ЗЕРНА КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ШЕЛУШИТЕЛЕЙ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ТИПА.
2.1 Классификация способов интенсификации переработки зерна круп яных культур.
2.2 Классификация факторов определяющих технологическую эффективность процесса шелушения.
2.3 Классификация способов шелушения зерна крупяных культур.
|
|
|
2.4 Классификация машин для шелушения зерна крупяных культур.
2.5 Разработка конструктивно-технологических схем новых шелушителей пневмомеханического типа.
2.6 Выводы по второму разделу.
3 РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ ПРОЦЕССА
ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ШЕЛУШЕНИЯ.
3.1 Физическая сущность процесса пневмомеханического шелушения.
3.2 Моделирование процесса пневмомеханическ ого шелушения.
3.2.1 Структурная модель зерна крупяных культур как предмет шелушения.
3.2.2 Моделирование процесса разрушения оболочки.
3.2.3 Моделирование процесса разрушения ядрицы.*.
3.3 Теоретическое обоснование скорости удара при пневмомеханическом шелушении.
3.4 Динамика процесса пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур.
3.5 Энергетические показатели процесса пневмомеханического шелушения.
3.6 Выводы по третьему разделу.
4 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИХ ШЕЛУШИТЕЛЕЙ.
4.1 Обоснование параметров броскового вентилятора.
4.1.1 Теоретический анализ процесса взаимодействия зерна крупяных культур с рабочими поверхностями лопаток ротора бросковых вентиляторов пневмомеханических шелушителей.
4.1.2 Обоснование геометрических параметров лопаток ротора.
4.1.3 Обоснование частоты вращения лопаточного колеса.
4.1.4 Обоснование параметров кожуха броскового вентилятора. ф 4.1.5 Определение секундной подачи зерна бросковым вентилятором в рабочую зону.
4.2 Обоснование параметров шелушильной камеры.
4.2.1 Исследование движения зерна в горизонтальной шелушильной камере и обоснование ее параметров.
4.2.2 Моделирование процесса движения воздушно-зерновой смеси в вертикальной шелушильной камере.
4.2.3 Исследование процесса движения зерна в вертикальной шелушильной камере с дополнительным рабочим органом и обоснование ее параметров.
4.3 Обоснование параметров пневмосепаратора.
4.4 Выводы по четвертому разделу.
|
|
|
5 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.
5.1 Программа исследований.
5.2. Методика лабораторных экспериментальных исследований.
5.2.1. Обоснование выбора предмета шелушения и повторности опытов.
5.2.2. Методика определения физико-механических и технологических свойств зерна крупяных культур.
5.2.3. Методика и приборы исследования влияния влажности зерна и типа рабочей поверхности на величину деформирующей силы.
5.2.4 Методика определения прочностных характеристик и проверки теоретических закономерностей процессов деформации и разрушения оболочки и ядрицы зерна крупяных культур.
5.2.5. Методика и приборы для исследования влияния скорости взаимодействия на качество процесса пневмомеханического шелушения.
5.2.6 Методика и приборы для исследования зависимости энерги и разрушения структурных элементов зерна крупяных культур (оболочка, ядрица) от влажности.
5.3 Методика и оборудование для исследования влияния влажности зерна, конструктивных параметров и режимов работы шелушителей пневмомеханического типа на технологическую эффективность шелушения в лабораторно- производственных условиях.
5.3.1 Лабораторные установки, измерительная аппаратура, технология подготовки и проведения опытов.
5.3.2 Методика лабораторно-производственных экспериментальных исследований шелушителей пневмомеханического типа.
5.4 Методика оценки энергетических затрат и технико-экономической эффективности шелушителей пневмомеханического типа в производственных условиях.
5.5 Методика обработки результатов экспериментальных исследований.
5.6 Выводы по пятому разделу.
6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ
ПОЛОЖЕНИЙ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИХ ШЕЛУШИТЕЛЕЙ.
6.1 Экспериментальная проверка закономерностей процесса шелушения зерна крупяных культур (на примере зерна гречихи).
6.1.1 Определение модуля упругости оболочки и ядрицы зерна гречихи.
6.1.2 Экспериментальная проверка теоретических закономерностей процессов деформации и разрушения оболочки и ядрицы зерна крупяных культур.
6.2 Результаты исследования влияния влажности зерна и типа рабочей поверхности на величину разрушающего усилия.
6.2.1 Экспериментальное обоснование влажности зерна.
|
|
|
6.2.2 Обоснование типа рабочей поверхности.
Введение диссертации (часть автореферата) На тему "Разработка основ теории и машин пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур"
На современном этапе развития сельского хозяйства, характеризующимся глубоким реформированием и постоянным совершенствованием его структур на основе рыночных способов ведения производства, как никогда обостряется проблема возделывания конкурентоспособных, рентабельных видов сельскохозяйственных культур. К числу таких культур относятся и крупяные культуры, возделываемые, прежде всего, как сырье для получения различных видов крупяных изделий. Пищевые продукты, полученные при переработке крупяных культур, отличаются повышенным содержанием белка и жира, высокими вкусовыми качествами, питательностью, хорошей пе-ревариваемостыо [15, 42, 61, 83, 97, 102, 104, 186 и др.].
Кроме того, в процессе переработки зерна крупяных культур помимо основного продукта получают отходы которые могут быть использованы как кормовые добавки для животных, сырье для производства красителей и различных абсорбентов, а также как добавка к субстратам, используемым в зимних теплицах [84, 86, 125 и др.].
Имеющийся в литературе экспериментальный и теоретический материал показывает наличие широкого спектра технологий, базирующихся на применении различных способов и машин для шелушения [147, 148, 159, 215 и др.]. Конструктивно-технологические схемы существующих шелушителей основаны на традиционных способах воздействия на зерно (сжатие и сдвиг, сжатие и трение, удар и др). Основными недостатками существующих конструкций являются: необходимость использования дополнительного технологического оборудования для сортирования зерна перед поступлением в шелушильную машину и сепарации продуктов шелушения, невозможность получения высоких значений показателей технологической эффективности за однократный оборот продукта через шелушильную машину. Указанные недостатки снижают производительность технологической линии и приводят к повышению энергоемкости и металлоемкости процесса.
|
|
|
В связи с выше изложенным, проблема научного обоснования и создания новых машин для шелушения, обеспечивающих высокие показатели технологической эффективности при низких рессурсо-энергозатратах является актуальной, имеющей важное народнохозяйственное значение.
Одним из путей решения данной проблемы является разработка и создание шелушильных машин комбинированного типа, основанных на комплексных способах воздействия на объект переработки. Производственный опыт и анализ исследовательских работ свидетельствуют о том, что технические средства комбинированного типа имеют более высокую производительность и намного снижают энергоемкость технологического процесса.
Анализ существующих технологий и конструктивно-технологических схем машин для шелушения, их систематизация по различным признакам, изучение состояния исследований в этой области показали, что наиболее целесообразным путем повышения производительности, технологической эффективности, снижения энергоемкости, следует считать использование шелушителей нового поколения пневмомеханического типа, основанных на комплексном (аэродинамическом и ударно-инерционном) воздействии на предмет шелушения (зерно).
Целью работы является разработка теоретических основ и создание новых машин пневмомеханического шелушения, обеспечивающих повышение эффективности переработки зерна крупяных культур, изготовление, исследование и внедрение их в сельскохозяйственное производство.
Научная новизна исследований заключается в установлении общих закономерностей процесса шелушения зерна крупяных культур, как тела состоящего из шарообразной ядрицы и сферической оболочки, а также в разработке теории, методов расчета, конструкций шелушителей нового поколения пневмомеханического типа, что подтверждается:
- установленными теоретическими и экспериментальными закономерностями, описывающими процессы деформации, разрушения и отделения оболочки предмета шелушения от ядрицы при статических и динамических силовых воздействиях, а также энергетические показатели процесса пневмомеханического шелушения;
- разработанными конструкциями шелушителей пневмомеханического типа с горизонтальной и вертикальной рабочими камерами (патенты РФ №2196000, №2247604);
- полученными теоретическими зависимостями, описывающими процесс взаимодействия зерна с рабочими органами новых пневмомеханических шелушителей;
- полученными математическими зависимостями, позволяющими обосновать основные конструктивно-технологические параметры новых пневмомеханических шелушителей;
|
|
|
- установленными закономерностями изменения качественных и количественных показателей работы пневмомеханических шелушителей в зависимости от их конструктивно-технологических параметров и от физико-механических свойств зерна.
Использование новых пневмомеханических шелушителей обеспечивает реализацию ресурсо-энергосберегающих, экологичных технологий переработки зерна крупяных культур в крупу непосредственно в условиях сельскохозяйственного производства.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы научно-исследовательскими и конструкторскими организациями при разработке новых конструкций машин для шелушения зерна крупяных культур, а также при эксплуатации пневмомеханических шелушителей в производственных условиях.
Пневмомеханический шелушитель с горизонтальной рабочей камерой внедрен в технологическую линию зерноочистительно-сушильного комплекса совхоза «Актайский» Алькеевского района РТ. Пневмомеханические ше-лушители с вертикальными рабочими камерами внедрены в технологические линии переработки зерна ООО «Каргопольской» Алькеевского района РТ и ООО «Сабинский завод зернопродуктов» Сабинского района РТ.
Техническая документация на пневмомеханические шелушители с горизонтальной и вертикальной рабочими камерами, пневмомеханической горизонтальной камеры для очистки зерна и рекомендации внедрены в проектные работы ОАО КЗ «Россельмаш», ЗАО фирма «Марийагромаш», ОАО «Марийский машиностроительный завод», ПКБ ГУ Зонального НИИСХ Северо-Востока им. Рудницкого, ОАО «Казанский завод нестандартного оборудования», ОАО «Арскдизель», Чистопольского филиала ОАО «Элитные семена Татарстана».
Результаты разработок внедрены в учебные процессы агроинженерных специальностей сельскохозяйственных вузов Российской Федерации.
Основные результаты исследований по теме работы обсуждены и одобрены на научных конференциях в Казанской государственной сельскохозяйственной академии (1991-2004 г.г.), в Самарской ГСХА (1999 г), Вятской ГСХА (г. Киров 2001, 2002 г.г.), Межрегиональных научно-практических конференциях (г. Чебоксары 2001 г., г Ижевск 2002 г.), Международных научно-практических конференциях «Автомобиль и техносфера» (г. Казань, 2001, 2003 г.г.), Международной научно-практической конференции по проблемам научного обеспечения производства послеуборочной обработки, хранения и переработки зерна и других продуктов растениеводства (Республика Казахстан, г. Астана, 2001 г.), Международной конференции по проблемам механизации сельского хозяйства (г. Казань, 2002 г.), Всероссийских научно-практических конференциях по проблемам экологии (г. Казань 2000, 2002 г.), 9 Международном симпозиуме по проблемам экологии в растениеводстве (г. Варшава, 2002 г.), XI Международном симпозиуме по машинному доению и переработке молока (г. Казань, 2003 г.), Международной научной конференции по проблемам интенсификации производства сельскохозяйственной продукции (г. Варшава, 2003 г.), Межрегиональном симпозиуме по проблемам энергосбережения (г. Казань, 2003), Международной научной конференции по теории механизмов и машин, 2-ой Международной научно-практической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве» (г. Москва, ВИМ, 2003 г.), научно-техническом совете Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан (г. Казань, 2004 г.), научном совете по механизации сельского хозяйства Академии наук Республики Татарстан (г. Казань, 2004 г.).
Результаты исследования демонстрировались на республиканских и межрегиональных выставках «Сабантуй - 95» (г. Казань 1995 г.), Агроком-плекс (г. Казань 1997 г.), «Татагроэкспо-99» (г. Казань 1999 г.), «Агроком-плекс: Интерагро-анимед. Фермер Поволжья» (г. Казань 2002г.), «Энергетика. Ресурсосбережение-2002», на международной научно-практической конференции «100 лет механизму Беннетта» (г. Казань 2003 г.).
Основные положения диссертации опубликованы в рекомендуемых ВАК РФ журналах, монографии (12,15 пл.), брошюре (3,2 пл.), статьях, опубликованных в материалах международных, межрегиональных конференций и симпозиумов и других изданиях в том числе 3 статьи за рубежом. Получены два патента (№2196000, №2247604), одно свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ (№2004610886). Всего по теме диссертации опубликовано 57 работ.
В первом разделе «Анализ состояния проблемы шелушения зерна крупяных культур и обоснование задач исследований» аналитически рассмотрены технологии и технические средства для переработки зерна крупяных культур, дан анализ конструктивно-технологических схем машин для шелушения и основные направления их развития. Приводится аналитический обзор работ по исследованию машин для шелушения и изучению анатомических, физико-механических и технологических свойств зерна крупяных культур с позиции шелушения.
Во втором разделе «Классификация объектов процесса шелушения зерна крупяных культур и разработка новых шелушителей пневмомеханического типа» разработаны классификации способов интенсификации и факторов определяющих эффективность процесса шелушения, способов и машин для шелушения с включением новых шелушителей. Научно обоснованы и разработаны конструктивно-технологические схемы новых пневмомеханических шелушителей с горизонтальной и вертикальной рабочими камерами.
В третьем разделе «Разработка теории процесса пневмомеханического шелушения» приводятся основные теоретические положения пневмомеханического шелушения, которые включает физико-математическую модель зерна крупяных культур как предмет шелушения, теоретические зависимости разрушительных сил, энергии и скорости удара оболочки и ядрицы предмета шелушения при взаимодействии с рабочими органами от физико-механических свойств зерна, геометрических параметров и прочностных характеристик рабочей поверхности.
Здесь же рассмотрены основы динамики и энергетические показатели процесса пневмомеханического шелушения.
В четвертом разделе «Теоретическое обоснование параметров пневмомеханических шелушителей» теоретически описываются основные закономерности процессов взаимодействия зерна с новыми рабочими органами (бросковый вентилятор,шелушильная камера), обосновываются их конструктивно-технологические параметры и режимы работы пневмомеханических шелушителей с горизонтальной и вертикальной рабочими камерами.
В пятом разделе «Программа и методика исследований» изложены общая программа исследований, методика лабораторных и лабораторно-производственных экспериментальных исследований, методика энергетической и экономической оценки, а также методика обработки результатов опытов.
В шестом разделе «Экспериментальная проверка теоретических положений и оценка эффективности пневмомеханических шелушителей» представлены результаты экспериментальных исследований по проверке теоретических положений и влияния основных конструктивных и технологических параметров шелушителей пневмомеханического типа на показатели эффективности рабочего процесса в производственных условиях.
В выводах приводятся основные результаты исследований, выполненных в соответствии с поставленными задачами.
На защиту выносятся следующие основные положения
- классификационные схемы объектов процесса шелушения зерна крупяных культур;
- общие закономерности процесса пневмомеханического шелушения;
- теория и методы расчета пневмомеханических шелушителей;
- конструктивно-технологические схемы шелушителей пневмомеханического типа;
- результаты производственных испытаний, технико-экономические и энергетические показатели работы разработанных пневмомеханических шелушителей.
В диссертации представлены результаты проведенных автором теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в течении полутора десятка лет. В работе использованы некоторые материалы кандидатской диссертации, выполненной автором под руководством профессора Х.С Гай-нанова. В диссертационной работе использованы также материалы исследований, выполненных А.В. Дмитриевым и И.В. Маланичевым при личном участии и под руководством автора, по которым имеются совместные публикации.
Работа выполнена на кафедре сельскохозяйственных машин Казанской государственной сельскохозяйственной академии. Исследования проводились в соответствии с пятилетними планами НИР Казанской ГСХА 19902004 г.г. Работа входила в план научных исследований по общесоюзной комплексной научно-технической программе О.СХ. 103.01 (номер государственной регистрации 01813000770). С 2000 года исследования проводились в рамках координационной программы по проблеме «Разработать системы технологизации и инженерно-технического обеспечения агропромышленного производства как основы стабилизации АПК субъектов Российской Федерации Северо-Кавказского, Приволжского и Уральского федеральных округов» на 2001-2005 годы по теме №03.01 «Разработать зональные и региональные системы перспективных технологий и машин для механизации агропромышленного производства в условиях рыночной экономики». Работа зарегестрирована ВИТНЦ (регистрационный номер 01.20.03 01955).
Диссертационная работа состоит из введения, 6-ти разделов, общих выводов, библиографического списка и приложений, изложена на 391 страницах машинописного текста, содержит 24 таблиц, 70 рисунков. Библиографический список включает 289 наименований, в том числе 36 па иностранных языках.
Заключение диссертации по теме "Технологии и средства механизации сельского хозяйства", Нуруллин, Эльмас Габбасович
ОБЩИЕ ВЫВОДБ1
1. По результатам анализа технологий, конструкций машин, теоретических и экспериментальных исследований шелушения зерна крупяных культур составлены классификационные схемы объектов процесса шелушения, на основе которых научно-обоснованы и разработаны пневмомеханический способ шелушения, функциональные и конструктивно-технологические схемы новых шелушильных машин пневмомеханического типа.
2. В результате изучения анатомического строения, физико-механических и технологических свойств зерна крупяных культур, а также анализа их исследований в связи с процессом шелушения, разработана структурная модель зерна крупяных культур как предмет шелушения, представляющего собой тело, состоящее из двух структурных элементов (шарообразной ядрицы и сферической оболочки), отличающихся прочностными характеристиками (модуль упругости, коэффициент Пуассона) и геометрическими параметрами. Разработанная модель положена в основу теоретических исследований процесса пневмомеханического шелушения и методов расчета новых пневмомеханических шелушителей.
Получены значения модулей упругости для различных значений влажности: ядрицы (9,8% - 3,02-108 Н/м2; 10,4% - 3,3МО8; 11,8% - 4,13-108; 12,7%- 4,66-108; 13,9% - 5,12-108) и оболочки (9,8% - 6,11-109; 10,4% -5,91-10°; 11,8%- 9,94-109; 12,7% - 9,81-109; 13,9% - 8,02-Ю9).
3. Исследованиями динамики процесса пневмомеханического шелушения выявлено, что основными факторами, обеспечивающими разрушение и отделение оболочки от ядрицы являются ударное и послеударное взаимодействие зерна с рабочими поверхностями при одновременном воздействии воздушного потока. Получены теоретические закономерности, описывающие предельное напряженно-деформированное состояние оболочки и ядрицы предмета шелушения при статическом и динамическом воздействиях, на основе которых получены теоретические зависимости скорости разрушительного удара оболочки и ядрицы от их прочпостпых свойств, а также, геометрических параметров и типа рабочей поверхности. Полученные математические зависимости позволяют рассчитать пределы скорости удара, при которых происходит разрушение и отделение оболочки с сохранением цельности ядрицы для зерна всех крупяных культур. Установлено, что для зерна гречихи влажности 10-12 % оптимальная скорость ударного взаимодействия со стальной рабочей поверхностью составляет 20-30 м/с.
4. Теоретическими исследованиями получены зависимости энергий, затрачиваемых на процесс шелушения при ударном и послеударном взаимодействии с рабочими поверхностями от скорости удара, длины пути движения после удара, а также параметров воздушного потока. Установлено, что для зерна гречихи влажности 10-12 % минимальные энергии разрушения составляют: оболочки - 18.20 Дж, ядрицы - 32-34 Дж. Полученные результаты использованы при обосновании конструктивных параметров шелушильной камеры и оптимизации влажности перерабатываемого зерна.
5. В результате теоретических исследований процесса взаимодействия зерна с рабочими органами броскового вентилятора нового пневмомеханического шелушителя: установлено, что для обеспечения роста полного давления при увеличении расхода воздуха, лопатки ротора броскового вентилятора должны иметь криволинейную форму (кривизна лопатки определяется по полярному уравнению окружности при значениях полярного угла (р = ж!6 и соотношении внутреннего радиуса г и внешнего радиуса г лопатки), выполнены с наклоном вперед по ходу вращения (конечный угол наклона ц/ =(р = ж/в, начальный угол наклона (//0(я76);
- получена теоретическая зависимость частоты вращения ротора от соотношения внутреннего и внешнего радиусов лопатки и скорости ударного взаимодействия зерна с рабочей поверхностью; установлено, что для коэффициента трения / = 0,37 (зерно гречихи-сталь) оптимальное соотношение /•„//• = 0,1; рассчитаны значения частоты вращения ротора в зависимости от внешнего радиуса при оптимальных значениях скорости ударного взаимодействия зерна с рабочей поверхностью, результаты которых использованы при изготовлении ротора и его привода; обосновано, что при r0 / г = 0,1 отношение ширины лопатки Вл к внешнему радиусу составляет 0,08
BJr = 0,08);
- выведены математические зависимости для расчета параметров кожуха броскового вентилятора и построены графические зависимости, которые использованы при изготовлении кожуха броскового вентилятора;
- установлено влияние секундной подачи зерна (q) в рабочую зону шелушителя на показатели технологической эффективности процесса шелушения, получена математическая зависимость, позволяющая рассчитать величину секундной подачи от радиуса и частоты вращения ротора и физико-механических свойств зерна (для зерна гречихи при п = 900. 1100 мин'1 и Г = 0,2 м оптимальное значение секундной подачи лежит в пределах 0,3.0,5 кг/с).
6. Получена теоретическая зависимость длины пути проскальзывания от: коэффициентов трения и парусности зерна, высоты нагнетательного патрубка броскового вентилятора (/?„), диаметра шелушильной камеры (ДД и поперечного (е) и продольного (у) углов их соединения. Максимальная длина пути проскальзывания зерна по рабочей поверхности шелушильной камеры имеет место при £ — 90°, у = 45°, hn < DUJ4.
7. В результате моделирования процесса движения воздушно-зерновой смеси в вертикальной шелушильной камере выявлено, что для сохранения кинетической энергии зерна и обеспечения необходимого силового воздействия надо установить дополнительный рабочий орган винтообразной формы.
8. Теоретическими исследованиями процесса взаимодействия зерна с дополнительным винтообразным рабочим органом получена теоретическая зависимость длины пути шелушения от необходимой энергии -разрушения и отделения оболочки от ядрицы, физико-механических свойств зерна, а также от конструктивных параметров броскового вентилятора и шелушильной камеры, на основе которой выведена расчетная формула для обоснования длины шелушильной камеры с дополнительным винтообразным рабочим органом.
Установлено, что при радиусе ротора броскового вентилятора г = 0,2 л/, для зерна гречихи влажности 10-12% длина шелушильной камеры должна быть в пределах 1,2 - 1,3 м, диаметр - 0,4 м, шаг винта дополнительного рабочего органа — 0,16 м.
9. Получена теоретическая зависимость диаметра улавливающей горловины пневмосепаратора от скорости воздушного потока, коэффициента парусности продукта шелушения. Установленные зависимости использованы при проектировании и расчете пневмомеханических шелушителей.
10. Экспериментальными исследованиями: подтверждены теоретические закономерности, описывающие предельное напряженно-деформированное состояние оболочки и ядрицы;
- установлено, что наибольшие значения показателя частоты повторения разрушимости оболочки с сохранением цельности ядрицы, при шелушении зерна гречихи имеют место при скорости ударного взаимодействия от 25 до 35 м/с, что находится в пределах теоретических результатов (см. п. 3 общих выводов);
- выявлено, что наибольшая разница в усилиях и энергиях разрушения оболочки и ядрицы зерна гречихи достигается при влажности 9,5. 12 % по пластмассовой поверхности;
- установлено, что наибольшие значения обобщенного показателя технологической эффективности при шелушении зерна гречихи на пневмомеханических шелушителях с параметрами г = 0,2л/; Dul = 0,4л/; h = 0,16л/;/ш = 1,2л/ достигается при секундной подачи
0,4.0,5 кг/с и частоте вращения ротора 900-1100 мин что находится в пределах теоретических расчетов(см. вывод 5).
11. Производственные испытания показали, что пневмомеханические шелушители обеспечивают снижение энергоемкости на 5-10 % по сравнению шелушителями вальцедекового типа. При этом для зерна гречихи влажности 10-12 % степень шелушения составляет 92-95 %, коэффициент извлечения ядра 0,56-0,66, выход дробленки 12-14 %.
12. Разработаны рекомендации и конструкторская документация на пять типов машин, которые внедрены в проектные работы семи организаций в Российской Федерации. Изготовлены и внедрены в производство три типа пневмомеханических шелушителей в сельскохозяйственных предприятиях Республики Татарстан. Общий годовой экономический эффект от внедрения пневмомеханических шелушителей составил 516 тыс. руб. (в ценах 2004 г.).
Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Нуруллин, Эльмас Габбасович, 2005 год
1. Алексеев, Е.Л. Моделирование и оптимизация технологических процессов в пищевой промышленности /Е.А. Алексеев, В.Ф Пахомов М.: Агропромиздат, 1987.-272 с.
2. Аниканова, Э.Ф. Значение качества зерна гречихи /Э.Ф. Аниканова //Степные просторы. 1979. - №9. - С. 17-18.
3. Аниканова, Э.Ф. О преимуществах крупнозерных сортов гречихи /З.Ф. Аниканова, Л.Е. Тарасова //Селекция, генетика и биология гречихи /Орел. -1971.-С. 56-62.
4. Аниканова, Э.Ф. Технологическая оценка новых крупноплодных сортов гречихи /З.Ф. Аниканова, С.И. Фонарева //Мукомольно-элеваторная промышленность. 1969. - №5. - С. 10-11.
5. Аэрофизика и геокосмические исследования: Межведомственный сборник. М.: изд. МФТИ, -1982.-144 с.
6. Бабуха, Г.Л., Шрайбер, А.А. Взаимодействие частиц полидисперсного материала в двухфазных нотоках./Г.Л. Бабуха, А.А. Шрайбер// -Киев. Изд. Mayкова думка, 1972, 173 с.
7. Баловнев, В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин /В.И. Баловнев. М.: Высшая школа, 1981.-334 с.
8. Безухов, Н.Л. Основы теории упругости, пластичности и ползучести /Н.Л. Безухов. -М.: Высшая школа, 1961. -532 с.
9. Белиловская, А.С. Влияние основных признаков качества гречихи на выход и качество вырабатываемой из нее крупы /А.С. Белиловская //Селекция, генетика и биология гречихи /Орел. 1971. - С. 63-71.
10. Берестов А.П. Совершенствование шелушения и гидротермической обработки зерна овса. //Дисс. канд. техн. наук, Москва, 1987. - 197 с.
11. Борискин, М.А., Лесик, Ю.А. Определение давления воздушного потока на зерно, движущееся по деке вибропневматического камнеотборника./М.А. Борискин, Ю.А. Лесик Труды ВНИЭКИпродмаш -вып. 21, -1970. -С. 61-64
12. Боропов, Н.Ф. Классификация ппевмосепараторов для разделения сыпучих материалов /Н.Ф. Воронов //Межвуз. сб. науч. тр. /Пермь. 1982. - С. 25-26.
13. Бурков А.И., Сычугов Н.П. Зерноочистительные машины. /А.И. Бурков, Н.П. Сычугов. Киров: ФГУПП «Вятка», -2000. - 261 с.
14. Бусройд, Р. Течение газа со взвешенными частицами. /Перевод с англ. Данилина B.C., Спокойного Ф.Е. Под ред. Горбиса З.Р./ М.: Издательство Мир, -1975.-373 с.
15. Бутковский, В.А. Технология мукомольного, крупяного и комбикормового производства /В.А. Бутковский, С.М. Мельников. М.: Агропромиздат, 1989. -340 с.
16. Вайсман, P.P. Вентиляционные и пневмотранспортные установки /P.P. Вайсман, И.Я. Грубиян. М.: Колос, 1984. - 199 с.
17. Василенко, П.М. Основы научных исследований. Механизация сельского хозяйства /П.М. Василенко, Л.В. Погорелый. Киев: Высшая школа, 1985. - 115 с.
18. Василенко, П.М. Теория движения частицы по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин /П.М. Василенко. -М.: Колос, 1960. -217с.
19. Василенко, П.М. Элементы методики математической обработки результатов экспериментальных исследований /П.М. Василенко, М.: Наука, 1985.-115 с.
20. Всденяпин, Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных /Г.В. Веденяпин. М.: Колос, 1973. - 199 с.
21. Веников, В.А. Теория подобия и моделирования /В.А. Веников. М.: Высшая школа, 1976.-479 с.
22. Влияние гидротермической обработки шелушенного риса на биохимические свойства крупы /А.Ф. Шухнов, О.Ф. Сорочинская, И.В. Фадина и др.//Труды ВНИИЗ.- 1987.- Вып. 109. С. 81-86.
23. Володин, Н.П. Справочник по аспирационным и гшевмотранспортным установкам /I I.П. Володин, М.Г. Касторных, А.И. Кривошеик. М.: Колос, 1984. -288 с.
24. Выгодский, М.Я. Справочник по высшей математике /М.Я. Выгодский. -10-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1973. - 870 с.
25. Герасимов, М.К. Математическое моделирование качества технологии /М.К. Герасимов, В.А. Панфилов //Хранение и переработка сельхозсырья. -1996. №1. - С. 6.
26. Герпет, М.М. К теории и расчету машин, связанных с движением зерна в воздушной среде /М.М. Гернет //Современные проблемы теории машин и механизмов. М. - 1966. - С.246-252.
27. Гидродинамика лопаточных машин и общая механика. Выпуск 1. -Воронеж,-1972 г.
28. Гинзбург, А.С. Теплофизические свойства зерна, муки и крупы /А.С. Гинзбург, М.А. Громов. М.: Колос, 1984. - 56 с.
29. Гинзбург, М.Е. Технология крупяного производства /М.Е. Гинзбург. М.: Колос, 1981.-208 с.
30. Горпинеченко, Т.В. Технологические свойства сортов гречихи, включенных в Государственный реестр России /Т.В. Горпинеченко, З.Ф. Аниканова//Достижения науки и техники АПК. 1995. -№6. - С. 21-23.
31. Гортинский, В.В. Процессы сепарирования на зерноперерабатывающих предприятиях /В.В. Гортинский, А.Б. Демский, М.А. Борискин М.: 1980,-304 с.
32. Горячкин, В.П. Собр. соч. /В.П. Горячкин. М.: Колос, 1968. - Том 1. -С.212-219.
33. ГОСТ 13586.2 81. Зерно. Методы определения содержания сорной, зерновой, особо учитываемой примеси, легких зерен и круппостей. М.: Изд-во стандартов, 1982.-23 с.
34. ГОСТ 190.92. 92. Влажность зерна и продуктов его переработки. Методика выполнения измерений диэлькометрическими резистивными влагомерами. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 5 с.
35. ГОСТ 5550 74. Крупа гречневая. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 6 с.
36. ГОСТ 8.432 -81. Влажность зерна и продуктов его переработки. Методика выполнения измерений на образцовой вакуумно-тепловой установке. М.: Изд-во стандартов, 1981. - 7 с.
37. ГОСТ 8.480 82. Государственная поверная схема для средств измерений влажности зерна и зернопродуктов. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 6 с.
38. Гринберг, Е.Н. К теории процесса шелушения-шлифования зерна/Е.Н. Гринберг. Труды ВНИЭКИпродмаш, -вып. 53, -1979 г. -С. 70-74
39. Гринберг, Е.Н. К теории шелушения зерна с использованием сил инерции /Е.Н. Гринберг. Труды ВНИЭКИпродмаш., -вып. 57, -1981. -С. 115-118
40. Гринберг, Е.Н. Определение коэффициента заполнения рабочей зоны и энергозатрат при шелушении зерна обрезиненными валками/Е.Н. Гринберг. Труды ВНИЭКИпродмаш, -вып. 52, -1979 г. -С. 58-61
41. Гринберг, Е.Н. Определение механических характеристик зерна крупяных культур/Е.Н. Гринберг, М.Ф.Хворикова.Труды ВНИЭКИпродмаш, -вып. 58, -1982. -С. 6-10
42. Гринберг, Е.Н. Производство крупы /Е.Н Гринберг. М.: Агропромиздат, 1986.- 174 с.
43. Гусев В.В. Математическая модель динамики вальцового станка. Труды ВНИИЗ. вып. 79.- 1974.-С. 166-173
44. Гухман, А.А. Введение в теорию подобия /А.А. Гухмаи. М.: Высшая школа, 1973.-392 с.
45. Двухфазные моно- и полидисперсные течения газа с частицами / JI.E. Стернин, Б.Н. Маслов, А.А. Шрайбер, А.М Подвысоцкий. М.: Машиностроение, 1980.-162 с.
46. Демский, А.Б. Исследование процесса сепарирования зерновых смесей в вертикальном воздушном потоке/А.Б. Демский, В.Ф. Веденьев-Вып. 44, -1976 г. -С. 3-21
47. Деревенко, В.В.Основы инженерных расчетов и особенности работы центробежной рушки/ В.В Деревенко, И.П.Выродов // Журн. Хранение и переработка сельхозсырья. -№1, -2002. -С. 49-51
48. Джонс, Д.К. Методы проектирования /Д.К. Джонс. Пер. с англ. - М.: Мир, 1986.-327 с.
49. Дзядзио, A.M. Пневматический транспорт на зерноперерабатывающих предприятиях /A.M. Дзядзио, А.С. Кеммер. М.: Колос, 1967. - 295 с.
50. Дмитриев А.В. Обоснование режимов работы пневмомеханического шелушителя зерна гречихи / А.В. Дмитриев, Э.Г. Нуруллин //100 лет механизму Беннета. Материалы международной конференции но теории механизмов и машин. Казань:РИЦ «Школа», 2004. - С. 230-235.
51. Дмитриев, А.В. Определение уравнения кривой горизонтального сечения лопатки броскового вентилятора /А.В. Дмитриев, Э.Г. Нуруллин //Труды Казанской ГСХА/Казанская ГСХА. 2001.-Т. 70.-С. 136-139.
52. Дмитриев, А.В. Разработка и исследование пневмомеханического шелушителя: Дис. канд. техн. наук: 05.20.01 /А.В. Дмитриев. Казань, 2003. -156 с.
53. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистиче
|
|
|
