Анотація до роботи:

Степаненко С.П. Підвищення ефективності вібропневматичних сепараторів зерна. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 – машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. – Національний науковий центр ”Інститут механізації та електрифікації сільського господарства”, Глеваха, 2008.

Дисертація присвячена підвищенню ефективності процесу вібропневматичної сепарації зерна і насіння шляхом інтенсифікації процесу сепарації під додатковим впливом на зерновий шар спрямовуючих сил на частку.

За допомогою розроблених механіко-математичних та імітаційних моделей руху частки в зерновому шарі та на поверхні решета з урахуванням розпушувачів зернового матеріалу досліджено динаміку шару суміші, а також окремої частки, яка рухається в шарі, та їх зв'язок з конструктивно-кінематичними та режимними параметрами процесу вібропневмосепарації.

За результатами отриманих досліджень розроблено та виготовлено експериментальний зразок вібропневмосепаратора, виробничі випробування якого підтвердили перспективність вибраного напрямку наукових досліджень.

1. Встановлено, що віброрешітні сепаратори традиційної схеми розділення зерносумішей решетами практично досягли межі вдосконалення і подальше підвищення продуктивності реалізується збільшенням робочої площі решіт. Перспективним напрямком подальшого підвищення продуктивності, при нормованій якості очищення зерна, є інтенсифікація розпушування зернового шару гальмуючими елементами-розпушувачами, при збільшенні питомого навантаження на решето.

2. Інтенсифікація розпушування шару зерна зануреними розпушувачами, які створюють різний опір переміщенню зерна при коливальних рухах решета з одночасною подачею повітря в шар, дозволяє підвищити ефективну просіюваність при збільшенні питомого навантаження на решето до 40-60 кг/(дм²год).

3. Розроблені механіко-математичні моделі процесів переміщення часток у вібропневмозрідженому шарі зерна та на поверхні решета, які враховують стан зернового шару, що характеризується пористістю і впливом на нього конструктивних параметрів розпушувачів. Адекватність моделей оцінена відхиленням теоретично отриманих даних від експериментальних, що знаходиться в межах 6-12%.

4. Теоретичними і експериментальними дослідженнями доведена доцільність зменшення ефективної вібров’язкості шару зерна з одночасним зниженням швидкості переміщення зерна вздовж решета при застосуванні пасивних розпушувачів, що дає можливість інтенсифікувати кінематичний режим збільшенням частоти коливань до 52-57 с^-1. При цьому швидкість занурення частки збільшується до 6 мм/с, а швидкість переміщення зерна можна знизити до 60 мм/с.

5. Отримано аналітичні залежності швидкості переміщення зерна від кінематичних режимів, питомого навантаження, швидкості подачі повітря, розмірів і щільності розміщення розпушувачів, за допомогою яких визначено ефективну вібров’язкість і ідентифіковано стан зернового шару (пористість, густина середовища, опір переміщенню). Встановлено, що найбільша інтенсивність розпушування досягається при наступних параметрах: частоті коливань решета = 52-57 с^-1; амплітуді коливань А = 5 мм; швидкості повітря, що подається під решето V_П = 1,2-1,5 м/с; щільності розміщення розпушувачів n_ш = 9-11 шт/дм².

6. Експериментально встановлено межі раціональних значень режимних і конструктивних параметрів робочих органів, які забезпечують підвищення технологічних показників роботи сепаратора: ефективність розділення до 94% при питомому навантаженні до 60 кг/(дм²год), частота коливань 55 с^-1, амплітуді 5 мм, швидкості повітря над решетом 0,9-1 м/с та куті нахилу решета 6, щільність розміщення розпушувачів 9-11 шт/дм².

7. Аналізом проведених багатофакторних експериментів визначені раціональні значення конструктивних параметрів штифтових розпушувачів: діаметр розпушувача мм; відносна глибина занурення в зерновий шар h_p/h_Ш = 0,9-0,95; щільність розміщення штифтів n_ш = 9-11 шт/дм²; встановлюються під прямим кутом до поверхні решета, при цьому забезпечується 90% очищення при збільшенні продуктивності на 25%.

8. Лабораторно-виробничими випробуваннями модернізованого сепаратора (елементна база зерносепаратора ВПС-5) встановлено, що питома продуктивність сепаратора зросла на 22-25%. Механічні пошкодження зерен не перевищують 0,23-0,31% в залежності від виду культури. Ефективність розділення 83-94%, при продуктивності 2,5-3,5 т/год.

9. За даними виробничої перевірки річний економічний ефект при експлуатації модернізованого вібропневморешітного сепаратора складає 1742 грн. Результати досліджень передано на завод ЗАТ «Вібросепаратор» (м. Житомир) для модернізації зерносепараторів ВПС-5М.

Публікації автора:

1. С.П. Степаненко. Аналіз взаємодії пасивного розпушувача із віброзрідженим зерновим шаром. Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України: Зб. наук. пр. // УкрНДІПВТ. – Дослідницьке, 2005. – Вип. 8(22), кн.2. – С. 290-297.

2. С.П. Степаненко. Обґрунтування параметрів процесу вібропневматичної сепарації зерна на площинному решеті з пасивними розпушувачами. Механізація та електрифікація сільського господарства: Міжвідомчий тематичний науковий збірник // ННЦ ”ІМЕСГ” УААН. – Глеваха, 2005. – Вип. 89. – С. 316-322.

3. С.П. Степаненко. Визначення впливу швидкості занурення зернини у зерносуміші зернового потоку на загальну якість сепарування насіння. Стан та перспективи розвитку агропромислового виробництва в сучасних умовах: Вісник степу. Науковий збірник. – Кіровоград: Центрально-українське видавництво, 2005. – С. 121-123.

4. С.П. Степаненко. Конструирование и дизайн многофункциональных машин для послеуборочной обработки зерна. Творчість та освіта у вимірах ХХI століття: Матеріали VIII Міжнар. наук.-практ. конф. (12-13 травня 2005 р., м. Київ). – К.: ІВЦ ”Видавництво «Екмо»”, 2005. – С. 337-339.

5. С.П. Степаненко. Вплив параметрів пасивних розпушувачів на ефективність вібропневматичної сепарації зерна. Праці Таврійської державної агротехнічної академії – Вип.41. – Мелітополь: ТДАТА, 2006. – С. 153-160.

6. С.П. Степаненко. Вплив аеродинамічних параметрів вібропневмосепаратора на ефективність розділення зернових сумішей. Збірник тез доповідей молодих вчених ХІV Міжнародної науково-практичної конференції ”Технічний прогрес у сільськогосподарському виробництві” (10-13 жовтня 2006 року) / Національний науковий центр ”Інститут механізації та електрифікації сільського господарства”. – Глеваха, 2006. – С. 67-74.

7. Б.І. Котов, С.П. Степаненко, М.Г. Пастушенко. Тенденції розвитку конструкцій машин та обладнання для очищення і сортування зерноматеріалів. Кіровоградський державний технічний університет. Зб. наук. пр. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Випуск 33. – Кіровоград, 2003. – С. 53-59. (Автор виконав аналіз існуючих засобів та конструкцій машин для очищення і сортування зерноматеріалів).

8. Б.І. Котов, С.П. Степаненко, М.Г. Пастушенко. Дослідження шляхів підвищення ефективності віброрешітних сепараторів зерна і насіння. Вінницький державний аграрний університет. Зб. наук. праць. «Вибрации в технике и технологиях». Випуск № 3(35). – Вінниця, 2004. – С. 61-63. (Автор виконав дослідження режимних характеристик процесу вібропневмосепарації).

9. Б.І. Котов, С.П. Степаненко. Механіко-математична модель руху твердої частинки у віброзрідженому шарі зерна. Кіровоградський національний технічний університет. Зб. наук. праць. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. Випуск 15. – Кіровоград, 2004. – С. 433-437. (Автором виконані аналітичні дослідження процесу вібропневмосепарації та розроблена механіко-математична модель руху твердої частки).

10. Б.І. Котов, С.П. Степаненко. Параметрична ідентифікація процесу сегрегації зернової суміші на основі експериментальних даних. Механізація та електрифікація сільського господарства: Міжвідомчий тематичний науковий збірник // ННЦ ”ІМЕСГ” УААН. – Глеваха, 2004. – Вип.88. – С. 173-178. (Автору належать методика та результати експериментальних досліджень).

11. Б.І. Котов, С.П. Степаненко. Теоретичні передумови інтенсифікації вібропневматичного розділення зернових матеріалів на решетах. Кіровоградський державний технічний університет. Зб. наук. пр. // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Випуск 35. – Кіровоград, 2005. – С. 209-214. (Автору особисто належить часткова ідентифікація процесу вібропневматичної інтенсифікації зерна).

12. Б.І. Котов, С.П. Степаненко. Щодо методики дослідження швидкості переміщення зернівок в зерновому воросі на вібруючому решеті. Загальний міжвідомчий науково-технічний збірник. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин / КНТУ. – Вип. 37, 1. – Кіровоград, 2007. – С. 223-227. (Автору належать експериментальні дослідження швидкості переміщення частки в зерновому воросі).

13. Б.І. Котов, С.П. Степаненко. Основні напрямки розвитку технологій та технічних засобів для механізації післязбиральної обробки зерна. Механізація та електрифікація сільського господарства: Міжвідомчий тематичний науковий збірник // ННЦ “ІМЕСГ” УААН. – Глеваха, 2007. – Вип.91. – С. 164-169. (Автору належить аналіз існуючих конструкцій машин та концептуальні положення розвитку техніки).

14. Б.І. Котов, С.П. Степаненко, Р.А. Калініченко. Теоретичне обґрунтування руху частинки зерна на вібропневморешеті при дії розпушуючих робочих органів // Науковий вісник Національного аграрного університету. – К., 2007. – Вип. 115. С. 112-117. (Автору належать аналітичні дослідження руху частки на вібропневморешеті при дії розпушуючих робочих органів на зерновий шар).

15. Патент на корисну модель № 18056 Україна (UA), МПК (2006) В07В1/28. Спосіб сепарації зернових матеріалів. С.П. Степаненко, Б.І. Котов, М.Г. Пастушенко (Україна); ННЦ "ІМЕСГ" УААН (Україна). - № U2006 05352, Заявл. 16.05.2006, Опубл. 16.10.2006, Бюл. № 10, - 4 с.: іл. (Автору належить частково ідея штучного гальмування зернового шару та технологічна схема робочого органу).

16. Патент на корисну модель № 18083 Україна (UA), МПК (2006) В07В4/08. Зерносепаратор. С.П. Степаненко, Б.І. Котов, С.П. Погорілий (Україна); ННЦ "ІМЕСГ" УААН (Україна). - № U2006 05566, Заявл. 22.05.2006. Опубл. 16.10.2006, Бюл. № 10, - 4 с.: іл. (Автору належить схема вібропневмосепаратора та частково ідея конструкції робочого органу).