Анотація до роботи:

Фірман Ю.П. Обґрунтування параметрів та режимів роботи стрічкового сепаратора картоплезбиральної машини. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 – машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. – Львівський державний аграрний університет, Львів, 2006.

Дисертаційна робота присвячена питанню підвищення показників якості роботи картоплезбиральних машин завдяки розробці стрічкового сепаратора картоплезбиральної машини та обґрунтування його раціональних параметрів та режимів роботи. Запропоновано новий спосіб впливу на картопляний ворох, а також конструкцію стрічкового сепаратора що забезпечує реалізацію цього способу. Розроблено математичну модель процесу сепарації трьохкомпонентного картопляного вороху. Експериментально визначено емпіричні коефіцієнти математичної моделі для суглинку середнього. Обґрунтовано критерій та алгоритм оптимізації параметрів і режимів роботи сепаратора. Визначено раціональні параметри процесу сепарації, на основі яких визначено раціональні параметри та режими роботи стрічкового сепаратора. На основі проведених експериментальних досліджень встановлено аналітичні залежності показників якості роботи сепаратора та потужності на його привод від режимів роботи, а також перевірено математичну модель на адекватність. Розроблено методику інженерного проектування картоплезбиральної машини зі стрічковим сепаратором. Проведено економічне оцінювання ефективності використання стрічкового сепаратора.

1. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що полягає у підвищенні якості збирання картоплі в різних ґрунтових умовах на основі розробки та використання стрічкового сепаратора картоплезбиральної машини.

Аналіз конструкцій картоплезбиральних машин та їх робочих органів, а також способів впливу різних сепараторів на картопляний ворох показав, що вони використовують неефективні види деформацій, а саме: удар і стискання. Натомість дослідження дозволяють стверджувати, що значно ефективнішими є деформації розтягу і зсуву, які в чинних конструкціях сепараторів не реалізовуються, або реалізовуються лише частково.

Іншим недоліком чинних сепаруючих пристроїв є те, що вони призначені для роботи в певних конкретних ґрунтових умовах, за відхилення від яких значно знижується ефективність їх роботи. На основі проведених комплексних досліджень запропоновано новий спосіб впливу на картопляний ворох, а також розроблено конструкцію стрічкового сепаратора, який забезпечує реалізацію цього способу і дає змогу ефективно відсепаровувати ґрунт в різних ґрунтових умовах.

Для розробленої конструкції сепаратора характерними є сім головних параметрів і три режими роботи, між якими існують системні взаємозв’язки.

2. Розкриття явища сепарації трьохкомпонентного картопляного вороху дало змогу обґрунтувати математичну модель відповідного процесу сепарації (2)-(7), яка враховує випадковий характер елементарних операцій перемішування вороху, руйнування грудок, просіювання дрібної фракції ґрунту, а також пошкодження бульб і уможливлює його аналітичне дослідження.

3. Експериментальне визначення емпіричних коефіцієнтів, що характеризують елементарні операції перемішування вороху, руйнування грудок ґрунту, просіювання дрібної фракції ґрунту та пошкодження бульб, уможливило аналітичне обґрунтування параметрів і режимів роботи стрічкового сепаратора, співставлення результатів теоретичних досліджень та експерименту, а також перевірку адекватності математичної моделі.

4. Аналіз показників роботи стрічкового сепаратора дав змогу обґрунтувати алгоритм оптимізації його параметрів і режимів роботи. Розроблений компромісний критерій оптимізації (9) враховує протилежні тенденції зміни: ступеня сепарації ґрунту та ступеня пошкоджень бульб від тривалості процесу і уможливлює обґрунтування його параметрів.

5. Дослідження механічної взаємодії стрічки сепаратора з картопляним ворохом дало змогу обґрунтувати раціональні значення таких параметрів стрічкового сепаратора: ширина стрічки – 80 мм, інтервал розташування стрічок – 105 мм, кут встановлення сепаратора – 24^о, кут встановлення скребків – 45^о.

6. На основі компромісного критерію (9) встановлено оптимальні параметри процесу сепарації: час сепарації T » 0,934 с, коефіцієнт інтенсифікації сепарації K » 1,72, початкова товщина шару вороху на сепараторі H » 0,092 м. Використання розробленого алгоритму визначення раціональних параметрів та режимів роботи сепаратора на основі отриманих оптимальних значень параметрів процесу сепарації дало змогу обґрунтувати раціональне значення довжини сепаруючої поверхні L = 1,56 м, ширини сепаратора B_ел = 0,55 м, швидкості руху стрічок V_ел = 1,67 м/с та подачі вороху на сепаратор Q = 96,7 кг/с.

7. Для обґрунтування приводу сепаратора досліджено залежність потужності на привод сепаратора від його конструктивних параметрів та режимів роботи. Встановлено, що в області раціональних режимів роботи сепаратора потужність на його привод становить 4,5...5,5 кВт.

8. Експериментально встановлено, що факторами, які найбільше впливають на показники якості роботи сепаратора є: швидкість руху стрічок V_ел, відношення швидкостей руху стрічок K та подача вороху на сепаратор Q. Виконання повного факторного експерименту дало змогу встановити, аналітичні залежності показників якості роботи сепаратора (12, 13) та потужності на його привод (14) від цих факторів для суглинку середнього. Співставлення результатів теоретичних та експериментальних досліджень показало, що розроблена математична модель процесу сепарації картопляного вороху є адекватною.

9. Розроблена методика інженерного проектування враховує характеристики картопляної грядки і дає змогу визначати параметри підкопуючої частини, а також раціональні параметри і режими роботи стрічкового сепаратора для різних ґрунтових умов.

10. Проведене економічне оцінювання ефективності використання стрічкового сепаратора, яке враховує збільшення виходу товарної продукції внаслідок зниження ступеня пошкоджень бульб, встановило, що економічний ефект складає 447,18 грн./га, або 15,53 тис. грн. на рік.

Публікації автора:

1. Бендера І.М., Роздорожнюк П.І., Бончик В.С., Фірман Ю.П. Обґрунтування технологічних та конструктивних параметрів картоплезбиральної машини з активним сепарувальним пристроєм // Вісник Львівського державного аграрного університету: Агроінженерні дослідження. – 2000. – №4. – С. 152-158. (Автором обґрунтовано принцип дії та конструкцію стрічкового сепаратора картоплезбиральної машини)

2. Бончик В.С., Самокиш М.І, Бендера І.М, Фірман Ю.П. Результати експериментальних досліджень геометричних параметрів картопляної грядки при роботі картоплезбиральних машин // Збірник наукових праць Національного аграрного університету. Том VІІІ. – К.: НАУ, 2000. – С. 370-374. (Автором виконано експериментальні дослідження геометричних параметрів картопляної грядки)

3. Самокиш М.І., Бендера І.М, Фірман П.І, Фірман Ю.П. Активізація сепарації ґрунту в картоплезбиральних машинах // Збірник наукових праць ПДАТА.-Кам’янець-Подільський, 2002. – С. 227-230. (Автором виконано аналіз чинних конструкцій сепараторів та способів активі-зації сепарації)

4. Фірман Ю.П. Дослідження елеватора з активною сепаруючою поверхнею // Збірник наукових праць Національного аграрного університету “Механізація сільськогосподарського виробництва”. – К.: НАУ, 2003. – Том ХV. – С. 327-333.

5. Фірман Ю.П. Імітаційне моделювання процесу сепарації картопляного вороху // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. Випуск 22. – Мелітополь, 2004. – С. 164-174.

6. Панцир Ю.І, Гарасимчук І.Д, Фірман Ю.П. Електронний вимірювальний комплекс для проведення лабораторно-польових досліджень // Збірник наукових праць ПДАТУ. – Кам’янець-Подільський, 2004. – С. 356-360. (Автором обґрунтовано структурну схему та алгоритм роботи електронного вимірювального комплексу)

7. Фірман Ю.П. Експериментальні дослідження активного сепаратора картопляного вороху // Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України: Збірник наукових праць УкрНДІПВТ імені Л. Погорілого. – Дослідницьке, 2004. – Випуск 7 (21). – С. 269-274.

8. Новацький В.М, Фірман Ю.П, Гуцол Т.Д. Аналіз та обґрунтування перспективних конструкцій сепараторів картоплезбиральних машин // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. П.М. Василенка. Випуск 39. – Харків, 2005. – С. 281-289. (Автором проаналізовано способи здійснення робочих впливів на картопляний ворох чинними сепараторами)

9. Фірман Ю.П. Моделювання процесу сепарації картопляного вороху // Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи: Збірник матеріалів четвертої міжвузівської науково-практичної конференції аспірантів 5-7 квітня 2004 р. – Вінниця, 2004. – С. 58-59.

10. Пат. 34335А Україна, МКВ А01D17/00, А01D21/00 Пристрій для активної сепарації бульбоносної маси / Самокиш М.І., Роздорожнюк П.І., Бендера І.М., Фірман Ю.П., Ганушкевич Р.В. (Україна). – №99063613; Заявлено 25.06.1999; Опубл. 15.02.2001 Бюл. №1. – 2 с (Автором запропоновано робочу поверхню сепаратора з окремих поздовжніх стрічок, що рухаються з різними швидкостями)

11. Пат. 53887А Україна, МКВ А01D17/00 Пристрій сепаруючий активний картоплезбиральної машини / Самокиш М.І., Роздорожнюк П.І., БендераІ.М., Фірман Ю.П., Онищук Ю.В. (Україна). – №2002010423; Заявлено 16.01.2002; Опубл. 17.02.2003. Бюл. №2. – 2 c. (Автором запропоновано обладнати стрічки сепаратора скребками)

12. Пат. 11123 Україна, МКВ А01D17/00 Сепаруючий пристрій картоплезбиральної машини / Фірман Ю.П., Самокиш М.І., Бендера І.М., Роздорожнюк П.І., Нігалатій В.М. (Україна) – №u2005 04862; Заявлено 23.05.2005; Опубл. 15.10.2005. Бюл. №12. – 2 с (Автором запропоновано спосіб регулювання інтенсивності впливу на картопляний ворох)