Анотація до роботи:

Богатирьов Д.В. Обґрунтування параметрів пневмоімпульсної машини для сепарації насіння за густиною. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 – Машини та засоби механізації сільськогосподарського виробництва. – Кіровоградський національний технічний університет, Кіровоград, 2005.

Дисертація присвячена проблемі пневмоімпульсної сепарації насіння за густиною. Проведено аналітичні дослідження і отримано детерміновану математичну модель руху частки під час пневмоімпульсної сепарації та формули для визначення опору пульсатора, частоти пульсації, висоти встановлення дільників, а також швидкості фільтрації. Отримано стохастичну математичну модель процесу, де сепарація насіння за густиною представлена як випадковий марківський процес, що дозволило отримати аналітичну формулу для теоретичного визначення технологічного ефекту сепарації машини в залежності від її конструктивних, кінематичних та аеродинамічних параметрів. Експериментальні дослідження підтвердили доцільність використання пульсатора шляхом встановлення його в пневматичний канал і замінити коливальний рух деки на пульсуючий потік повітря.

Викладено методику та порядок проведення досліджень.

1. На основі аналізу результатів проведених досліджень, способів і конструкцій машин для сепарації насіння за густиною встановлено, що існуючі методи і технічні засоби не забезпечують зростаючих вимог що до підвищення таких якісних показників роботи як продуктивність та технологічний ефект сепарації з одночасним зниженням металоємності та енергоємності обладнання. Інтенсифікація процесу сепарації насіння за густиною в стані псевдозрідженя шляхом використання пульсуючого потоку повітря є одним з перспективних напрямків.

2. Детермінована математична модель руху важкої частки в псевдозрідженому шарі, який пронизує пульсуючий потік повітря, дозволяє врахувати взаємозв’язок властивостей матеріалу (опір та порозность шару, швидкість фільтрації повітря) та окремої частки (густина) з параметрами машини (поперечний перетин, тиск повітря в каналі, опір пульсатора та перегородки) і теоретично визначити час опускання цієї частки (t=5-6 c), а також наступні параметри: довжину каналу (L=0,5-1,2 м); частоту пульсації повітряного потоку (_п=8,37-15,56 с^-1) та максимально допустиму висоту шару насіння (h₀=0,08-0,12 м).

3. Для визначення опору пульсатора, швидкості фільтрації та частоти пульсації повітряного потоку отримано аналітичні формули, які враховують взаємозв’язок між параметрами псевдозрідженого шару (критична швидкість псевдозрідження, порозність та початкова висота шару, густина найважчих часток) насіння та пневмоімпульсної машини (висота, ширина, довжина каналу; розміри пульсатора).

4. Стохастичну математичну модель процесу пневмоімпульсної сепарації насіння за густиною представлено як випадковий марківський процес. Встановлено взаємозв’язок властивостей псевдозрідженого шару і окремої частки з конструктивними, кінематичними та аеродинамічними параметрами пневмоімпульсної машини, а також раніше не враховані фактори: випадковість дії сили лобового тиску; наявність пульсації повітряного потоку; ексцесу та асиметрії епюр тисків, відповідно, в поперечному та повздовжньому перетині каналу; висоти встановлення дільників шару. Встановлено значний вплив наступних параметрів: тиску повітря в каналі Р_в; початкової висоти шару насіння h₀; частоти пульсації повітряного потоку _п; довжини каналу L; кута нахилу каналу ; коефіцієнта встановлення дільників k_д; коефіцієнта асиметрії епюр тиску в повздовжньому перетині каналу S_k. Теоретично встановлено, що значення технологічного ефекту сепарації становитиме (89-100%) в залежності від значень конструктивних (L=0,5-1,2 м; k_д=0,8-1,2; h₀=0,08-0,12 м; =0-3⁰), кінематичних (_п=8,37-15,56 с^-1) та аеродинамічних (Р_в=1,2-1,5 кПа) параметрів пневмоімпульсної машини.

5. Експериментально встановлено область раціональних значень параметрів пневмоімпульсної машини, при яких спостерігається підвищення якісних показників роботи (технологічний ефект сепарації до значення ТЕС=89-94% та продуктивності – до Q=1,6-1,9 кг/с): тиск повітряного потоку в каналі Р_в=(1,3-1,4) кПа; частота пульсації повітряного потоку w_п=(10,47-12,56) с^-1; довжина каналу L=0,6 м; довжина сітки для виходу повітря L_c=0,5L=0,3 м; коефіцієнт встановлення дільників k_д=1,2; початкова висота шару насіння h₀=(0,1-0,12) м; кут нахилу каналу =2⁰; довжина лопаті пульсатора D_п=0,145 м.

6. На основі теоретичних та експериментальних досліджень розроблено методику розрахунку пневмоімпульсної машини з рекомендаціями, які подано у вигляді таблиці та номограм, щодо вибору параметрів з позиції досягнення найвищих значень якісних показників роботи (технологічного ефекту сепарації та продуктивності).

7. За результатами виробничих випробовувань дослідного зразка пневмоімпульсної машини встановлено, що найвищі якісні показники роботи (технологічний ефект сепарації ТЕС=94% та продуктивність Q=1,9 кг/с) забезпечуються при зниженні питомої металоємності на 65,7 кггод/т (85%), питомої енергоємності процесу сепарації на 1,8 кВтгод/т (74,7%). При цьому питома продуктивність в два рази більша за продуктивність пневматичного сортувального столу ПСС-2,5, а ТЕС – зростає на 12%.

8. Посівні властивості обробленого матеріалу показали підвищення показників по всім параметрам в середньому на 5-7% і підтвердили твердження про доцільність сепарації насіння за таким показником як густина.

9. Очікуваний річний економічний ефект станом на 1.06.2004 р. складає: для споживача машини – 11 тисяч 149 грн.; для виробника – 4 тисячі 693 грн.

Публікації автора:

1. Петренко М.М., Богатирьов Д.В. Теоретичні дослідження пневмоімпульсної сепарації за густиною. // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Випуск 32. – Кіровоград: КДТУ, 2002. – С. 140-146.

2. Петренко М.М., Богатирьов Д.В. Пневмоімпульсна сепарація насіння за густиною як випадковий марківський процес. // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Випуск 33. – Кіровоград: КДТУ, 2003. – С. 286-291.

3. Петренко М.М., Богатирьов Д.В. Порядок визначення основних параметрів пневмоімпульсної машини для сепарації насіння за густиною // Збірник наукових праць КНТУ (техніка в сільськогосподарському машинобудуванні, галузеве машинобудування, автоматизація). Випуск 15. – Кіровоград: КНТУ, 2004. – С.323-328.

4. Петренко М.М., Богатирьов Д.В. Експериментальні дослідження пневмоімпульсної сепарації за густиною // Вісник ТДТУ Випуск 1. – Тернопіль: ТДТУ, 2005. – С. 23-34.

5. Богатирьов Д.В. Теоретичне визначення якісних показників роботи пневмоімпульсної машини для сепарації насіння за густиною // Збірник наукових праць КНТУ (техніка в сільськогосподарському машинобудуванні, галузеве машинобудування, автоматизація). Випуск 16. – Кіровоград: КНТУ, 2005. – С.35-41.

6. Пневмоімпульсна машина для сепарації насіння за густиною: Деклараційний патент 54270 А Україна, МПК 7 А01С1 / М.М.Петренко, Д.В.Богатирьов; Кіровоградський національний технічний університет. - №2002075688; Заяв. 10.07.2002; Опубл. 17.02.2003.

7. Рішення експертизи про видачу патенту України на винахід №2002075688 від 29.12.2004. Пневмоімпульсна машина для сепарації насіння за густиною / М.М.Петренко, Д.В.Богатирьов.