Анотація до роботи:

Смолінський С.В. Обґрунтування конструкції і параметрів спірального сепаратора картопляного вороху. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук з спеціальності 05.05.11 – машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва – Національний аграрний університет, Київ, 2002.

Дисертація присвячена питанням підвищення якості сепарації картопляного вороху. На основі аналізу існуючих робочих органів, теоретичних і експериментальних досліджень визначено конструктивну схему та встановлено оптимальні значення параметрів та режимів роботи спірального сепаратора, який дозволяє підвищити якісні показники роботи картоплезбиральної машини в цілому. За результатами досліджень розроблено та виготовлено експериментальний зразок сепаратора, виробнича перевірка якого при роботі на картоплезбиральній машині підтвердила його працездатність та ефективність.

1. Підвищення якісних показників роботи картоплезбиральних машин можна досягти застосуванням робочих органів, з новими конструктивними рішеннями, що забезпечують ефективну сепарацію при будь-якому стані картопляного вороху. Аналіз існуючих сепараторів показав перспективність робочих органів просіваючого типу за умови зниження залипання просіваючих просвітів сепаруючих елементів ґрунтом, особливо вологим, та намотування рослинних решток на обертові частини.

2. Розроблена нова конструктивно-технологічна схема спірального сепаратора просіваючого типу, яка покращує якісні показники роботи картоплезбиральних машин, оскільки запобігає залипанню вологим ґрунтом елементів робочого органу (шляхом встановлення спіралей із взаємним перекриттям), а підвищення інтенсивності сепарації досягається ексцентричним встановленням спіралей.

3. При аналізі кінематики руху бульби по поверхні спірального сепаратора за умови дотику бульби в двох точках до одної спіралі і в одній точці до іншої встановлено, що при збільшенні кутової швидкості обертання вальців зростає транспортуюча здатність робочого органу, а сепаруюча здатність при цьому дещо зменшується. Розроблено математичну модель взаємодії бульби з поверхнею спірального сепаратора при русі бульби в міжвитковому просторі навивки, яка визначає мінімальне значення кутової швидкості обертання вальців. При русі бульби діаметром 50 мм по поверхні спіралі радіусом 75 мм з прутком навивки діаметром 15 мм при закріпленні спіралей з ексцентриситетом 10 мм для забезпечення ефективного транспортування і очищення необхідно, щоб кутова швидкість обертання вальців була в межах 27...40 рад/с.

4. При розгляді процесу просівання ґрунту на спіральному сепараторі за диференційними рівняниями змінного об'єму і руху тіла змінної маси встановлено, що максимальне значення просівання ґрунту досягається при кутовому параметрі, який відповідає максимальному значенню амплітуди осцилюючого руху. При кроці навивки спіралі = 48 мм, діаметрі спіралі = 133 мм, ексцентриситеті закріплення спіралі = 10 мм, коефіцієнті сепарації = 0,5 і нульовому початковому положенні максимальне значення просівання (21,5%) набуває при куті повороту 3,14 рад, тобто при амплітуді осцилюючого руху.

5. Розроблена і реалізована на ПЕОМ нова математична модель коливання пружної консольної спіралі при виконанні технологічного процесу дає можливість отримати аналітичні залежності для перевірки вибраних конструктивних параметрів та режимів роботи стосовно вимог невипадання бульб з сепаруючої поверхні при змінному навантаженні і з врахуванням зміни моменту інерції пружної консолі в часі і по довжині. В результаті аналітичних досліджень встановлено, що прогин спіралі діаметром 133 мм при подачі вороху 80 кг/м складатиме близько 100...140 мм. Збільшення при цьому кроку навивки буде в межах, які допустимі агровимогами.

6. За результатами теоретичних досліджень встановлено, що оптимальними конструктивними параметрами спірального сепаратора, які забезпечують високі показники якості виконання технологічного процесу очищення картопляного вороху, є діаметр спіралі 133 мм, діаметр прутка навивки – 17 мм, крок навивки – 48 мм, перекриття встановлення спіралей – 6...8 мм, мінімальна кількість спіралей – 3, довжина спіралі з розрахунку на один рядок збирання картоплі – 500 мм. Для якісного виконання технологічного процесу необхідно, щоб спіралі оберталися з однаковою кутовою швидкістю в одному напрямку.

7. За результатами лабораторних експериментальних досліджень, які проведені на розробленій експериментальній установці згідно прийнятої методики, отримані математичні моделі впливу конструктивних, кінематичних і технологічних параметрів на процент просіяного ґрунту та інтенсивність сепарації. Методом двомірних перерізів визначено оптимальні параметри сепаратора зі спіралями діаметром 133 мм, при яких досягаються найкращі значення якісних показників роботи для подачі бульбоносної маси 20...25 кг/с і ексцентриситету встановлення спіралей 5...10 мм: колова швидкість обертального руху 1,75...2,0 м/с, кут нахилу сепаратора до горизонту - 15...19 град. Побудовано номограму для визначення основних конструктивних і кінематичних параметрів спірального сепаратора (кута нахилу сепаратора до горизонту, кутової швидкості обертального руху спіралей) залежно від умов експлуатації (стану грунту, подачі вороху).

8. При проведенні польових експериментальних досліджень встановлено, що обладнаний спіральним сепаратором картоплекопач при збиранні картоплі сорту "Луговська" з врожайністю близько 10,35 т/га, яка посаджена гребеневим способом з міжряддям 0,7 м на чорноземі при середній вологості 11%, твердості 0,3 МПа і забур'яненості ділянки 4,8 т/га, забезпечує втрату бульб – близько 1,8% (дрібні бульби, які провалились крізь просіваючі просвіти), пошкодження бульб (переважно пошкодження кірки бульб до 25% поверхні) – до 6,4%, ширина валка бульб – до 0,38...0,418 м. Проведеними спеціальними вимірюваннями встановлено, що при цьому на сепаратор подавався ворох, вмісту складових якого по масі складав: бульби – 43...62%, ґрунтові домішки – 25...40%, рослинні домішки – 11...25%. Результати польових експериментальних досліджень підтверджують високу роботоздатність спірального сепаратора в експлуатаційних умовах.

9. Економічний ефект від використання однорядного картоплекопача із встановленим на нього розробленим сепаратором складає (в цінах на 1.10.2000 р.) 134,21 грн/га, а річний розрахунковий економічний ефект складає 9394,70 грн. на одну машину за умови навантаження близько 70 га.

Результати проведеного дослідження передані в КБ ВАТ "БОРЕКС" і використані при розробці нових картоплезбиральних машин.

Публікації автора:

1. Смолінський С.В. Щодо питання вдосконалення сепараторів картопляного вороху // Зб. наук. праць НАУ. "Механізація сільськогосподарського виробництва". Том IV. К.: Видавництво НАУ, 1998, с.187-188.

2. Смолінський С.В. Про теоретичний розрахунок параметрів і режимів роботи спірального сепаратора картопляного вороху // Зб. наук. праць НАУ. "Механізація сільськогосподарського виробництва". Том VII. К.: Видавництво НАУ, 2000, с.290-293

3. Булгаков В.М., Рогатинський Р.М., Смолінський С.В. Моделювання коливання робочих органів спіральних сепараторів при робочому навантаженні // Зб. наук. праць НАУ. "Механізація сільськогосподарського виробництва". Том VІІІ. К.: Видавництво НАУ, 2000, с.289-293. (Особистий внесок - складено еквівалентну схему і рівняння руху).

4. Булгаков В.М., Рогатинський Р.М., Смолінський С.В., Іщенко В.В. Визначення кінематичних параметрів взаємодії картоплі із спіральним сепаратором // Зб. наук. праць НАУ. "Механізація сільськогосподарського виробництва". Том ІХ. К.: Видавництво НАУ, 2000, с.306-311. (Особистий внесок - проведено рішення за допомогою ПЕОМ системи рівнянь руху).

5. Лінник М.К., Булгаков В.М., Козаченко Б.О., Войтюк Д.Г., Іщенко В.В., Смолінський С.В. Сучасний стан та перспективи створення нових машин для збирання картоплі // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства. “Механізація сільськогосподарського виробництва”. Випуск 1. Харків, 2000, с.206-213. (Особистий внесок - проаналізовано стан існуючих картоплезбиральних машин).

6. Булгаков В.М., Войтюк Д.Г., Смолинский С.В., Jan Francak, Jan Jech Исследование усовершенствованной конструкции очистителя картофельного вороха // Zbornik z medzinarodej vedeckej konferencie Agrotech-2001. Nitra, Slovtnska republika, 2001, s.73-79. (Особистий внесок - отримано і оброблено результати експериментальних досліджень).

7. Булгаков В.М., Смолінський С.В., Франчак Я., Йех Я. Теоретичне дослідження взаємодій картоплі з поверхнею спірального сепаратора // Зб. наук. праць НАУ. "Механізація сільськогосподарського виробництва". Том Х. К.: Видавництво НАУ, 2001, с.180-188. (Особистий внесок - складено аналітичні умову руху картоплі по поверхні спірального сепаратора).

8. Булгаков В.М., Смолінський С.В. Теоретичне дослідження просівання грунтової маси картопляного вороху спіральним сепаратором // Сб. науч. трудов Керченского морского технологического института. "Механизация производственных процессов рыбного хозяйства, промышленных и аграрных предприятий". Выпуск 2. Керчь: Издательство КМТИ, 2001, с.91-96. (Особистий внесок - складено диференціальні рівняння змінного об'єму вороху та визначені умови просівання ґрунту).

9. Смолінський С.В. Експериментальне визначення параметрів спірального сепаратора картоплезбиральних машин. // Сільськогосподарські машини. Зб. наук. ст., вип. 8. – Луцьк: Ред-вид. відділ ЛДТУ, 2001.- с.265-271.

10. Смолінський С.В. Результати експлуатаційних випробувань та економічна ефективність картоплекопача із вдосконаленим очисником вороху // Сб. науч. трудов Керченского морского технологического института. "Механизация производственных процессов рыбного хозяйства, промышленных и аграрных предприятий". Выпуск 3. Керчь: Издательство КМТИ, 2002, с.258-262.

11. Булгаков В.М., Смолінський С.В. Математична модель руху бульби картоплі по поверхні спірального сепаратора. // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства. Випуск 8. “Підвищення надійності відновлюємих деталей машин”, Том 1, Харків, 2001, с.321-326. (Особистий внесок - складено система диференціальних рівнянь руху бульби картоплі по поверхні сепаратора).

12. Bulgakov V., Smolinsky S., Plizga K. Theoretical Research on Parameters of Working Bodies in the Spiral Separator of Potato Lots at Working Loading. // Polish Academy Of Sciences Branch In Lublin. Commission Of Motorization and Energetics In Agriculture. Volume 2. Lublin, Poland, 2002, p. 31-34. (Особистий внесок - аналітично визначено зміну моменту інерції спіралі від поздовжньої координати).

13. Смолінський С.В. Аналітичне дослідження процесу сепарації картопляного вороху на спіральному робочому органі // Зб. наук. праць НАУ. "Механізація сільськогосподарського виробництва". Том ХІ. К.: Видавництво НАУ, 2002, с.317-320.

14. Bulgakov W., Smolinskyy S., Krasowski E., Weselowski M. Bestimung von kinematischen Parametern der Wechselwirkung der Kartoffel mit dem Spiralseparator // Зб. наук. праць НАУ. "Механізація сільськогосподарського виробництва". Том ХІІ. К.: Видавництво НАУ, 2002, с.112-120. (Особистий внесок - аналітично досліджено взаємодію бульби картоплі з двома поверхнями спіралей).

15. Bulgakov W., Smolinskyy S., Istschenko V., Berezovyy M. Experimentelle Untersuchungen des Spiralseparator des Kartofrfelhaufens // Зб. наук. праць НАУ. "Механізація сільськогосподарського виробництва". Том ХІІ. К.: Видавництво НАУ, 2002, с.239-244. (Особистий внесок - отримано і оброблено результати експериментальних досліджень).

16. Булгаков В.М., Головач І.В., Смолінський С.В., Красовськи Е. Теоретичне дослідження коливання робочих елементів спірального сепаратора при робочому навантаженні // Вісник аграрної науки Причорномор'я, випуск 4, 2002, с.258-267. (Особистий внесок - аналітично досліджено коливання спіралей очисника картопляного вороху).

17. Патент України № 43907 по заявці 98073513, МКИ А 01D 33/08. Очисник вороху коренебульбоплодів від домішок / В.М.Булгаков, Д.Г.Войтюк, П.Ю.Зиков, С.В.Смолінський, М.Г.Березовий, А.Л.Бондаренко (Україна). Опубл. 15.01.2002. Бюл. № 1. (Особистий внесок - розроблено конструкція з трьома спіралями очисника).

18. Патент України № 44822 по заявці 98073508 Україна, МКИ А 01D 19/02. Грудкорозчавлювач картоплезбиральної машини / В.М.Булгаков, Д.Г.Войтюк, П.Ю.Зиков, С.В.Смолінський, М.Г.Березовий, А.Л.Бондаренко (Україна). Опубл. 15.03.2002. Бюл. № 3. (Особистий внесок - розроблено конструкцію, що забезпечує руйнування грудок ґрунту).