Совершенствование технологии и технических средств для послеуборочной обработки зерна на основе дифференцирования потоков зернового вороха тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, доктор технических наук Чумаков, Владимир Геннадьевич

• Чумаков, Владимир Геннадьевич
• доктор технических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор технических наук Чумаков, Владимир Геннадьевич

Введение

1 Современные проблемы реализации и развития механизированных процессов послеуборочной обработки зерна

1.1 Состояние и перспективы развития технологии и технических средств для послеуборочной обработки зерна

1.2 Фракционирование зернового вороха и оценка его эффективности

1.3 Фракционирование зернового вороха по аэродинамическим свойствам

1.4 Сепарирование зернового вороха на плоских решетах

1.5 Современные технологии и техника для сушки зерна

1.6 Методы оптимизации зерноочистительных машин

1.7 Постановка проблемы и задачи исследований

2 Обоснование технологической схемы обработки зерна с дифференцированием по технологическому назначению

2.1 Моделирование процессов послеуборочной обработки зерна

2.2 Расчет состава потоков

2.3 Деление зернового вороха на потоки воздушной струёй

2.4 Дифференцированный ввод компонентов зернового вороха в затопленную воздушную струю посредством решёт

2.5 Алгоритм оптимизации процесса сепарирования решетом

2.6 Оптимизация процесса деления зернового вороха на потоки 105 Выводы по главе

3 Оптимизация решетных станов

3.1 Вибрационное перемещение зернового вороха по сепарирующей поверхности

3.2 Закономерности косого удара зерновки о поверхность решета

3.3 Результаты исследований вибрационного перемещения материала по решету с нормальной составляющей в траектории движения решета

3.4 Исследования вибрационного перемещения зерна по решету, совершающему колебания в своей плоскости

3.5 Предлагаемые решётные станы и сепарирующие поверхности

3.6 Оптимизация работы колосовых решёт

3.7 Оптимизация сепарирования на подсевном и сортировальном решетах 181 Выводы по главе

4 Обоснование параметров и режимов работы сушилки зерна

4.1 Процесс движения агента сушки через зерновой слой и стенки камеры нагрева

4.2 Расчётные исследования процесса тепло- и влагообмена

4.3 Обоснование конструктивных параметров и местоположения 206 инвертора зерновых слоев

4.4 Обоснование технологической схемы и конструктивных параметров камерной жалюзийной зерносушилки непрерывного действия

4.5 Результаты экспериментальных исследований 220 Выводы по главе

5 Эффективность результатов исследования и рекомендации производству

5.1 Предлагаемая схема послеуборочной обработки зерна с делением на потоки

5.2 Рекомендации для предприятий АПК

5.3 Технико-экономические показатели результатов исследований очистки и сушки зерна 258 Выводы по главе 262 Общие выводы 263 Литература 267 Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии и технических средств для послеуборочной обработки зерна на основе дифференцирования потоков зернового вороха»

Актуальность темы. Зерновое производство является основой устойчивого функционирования агропромышленного сектора, носит системообразующий характер для других отраслей экономики страны, определяет уровень продовольственной безопасности населения и служит своеобразным индикатором экономического благополучия государства.

Увеличение производства зерна является одной из основных задач стоящих перед сельским хозяйством. Основной путь решения этой задачи — повышение урожайности при стабильном сохранении посевных площадей и снижение потерь зерна на всех стадиях его производства.

В себестоимости производства зерна доля очистки и сортирования при послеуборочной обработке не превышает и десяти процентов, но отказ от этих операций или недостаточно качественное выполнение их приводит к большим потерям, цена которых может значительно превышать затраты на их проведение. Известные изменения в сельскохозяйственном производстве нашей страны, прошедшие за последние двадцать лет, требуют коренных преобразований в послеуборочной обработке зерна и семян. Имеющаяся в сельском хозяйстве зерноочистительная техника морально устарела (не соответствует современным условиям зернопроизводства), физически изношена (на 85.90 %) и количественно не достаточна (обеспеченность крупных хозяйств не превышает 40 %, а фермерские хозяйства требуемой техники не имеют вовсе). Создание высокопроизводительных зерноочистительных линий на базе известных принципов построения технологических схем и традиционных рабочих органов не позволяет получить полноценные по всхожести семена, с учетом биологической разнокачественности зерна и снизить затраты на единицу продукции.

Следовательно, задача разработки системы ресурсосберегающих технологий и технических средств послеуборочной обработки зерна, конкурентных на внутреннем и внешнем рынках, удовлетворяющих потребности хозяйств различных форм собственности и с разными объемами производства зерна, адаптированных к многообразию условий производства является актуальной и направлена на решение крупной хозяйственной проблемы.

Тема диссертационной работы соответствует разделу федеральной программы по научному обеспечению АПК Российской Федерации: шифр 01.02 «Разработать перспективную систему технологий и машин для производства продукции растениеводства и животноводства на период до 2015 г.», государственной программы «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы».

Цель исследования - повышение эффективности работы зерноочисти-тельно-сушильных комплексов на основе дифференцирования потоков зернового вороха.

Объект исследования - технологический процесс обработки зернового вороха на зерноочистительно-сушильных комплексах на основе дифференциации параметров технологических режимов и технических средств.

Предмет исследования - взаимосвязи качественных показателей партий семенного, товарного зерна и зерна на технические цели с параметрами комплектования и функционирования зерноочистительно-сушильных комплексов и поступающего на обработку зернового вороха.

Методы исследований. Общей методологической основой исследований являлось использование системного подхода, обеспечивающего рассмотрение процессов обработки зернового вороха с учетом взаимосвязей качества семян и зерна с производительной способностью и технологическими параметрами технических средств. При проведении исследований, использовались методы математического моделирования, статистики, системного анализа, теории вероятности, лабораторные и производственные испытания.

Научная новизна основных положений выносимых на защиту:

- технологические схемы обработки зернового вороха, основанные на дифференциации зерна по технологическому назначению;

- зависимости, раскрывающие взаимосвязи качественных показателей зерна с параметрами функционирования зерноочистительно-сушильных комплексов и параметрами исходного зернового вороха;

- параметры и режимы работы зерноочистительных машин, сушильных агрегатов и компенсирующих ёмкостей с учетом качественных показателей зерна;

- технические решения по совершенствованию оборудования для очистки и сушки зерна, защищенные авторскими свидетельствами и патентами.

Практическая ценность и реализация работы:

- разработаны механико-технологические основы создания зерноочистительно-сушильных комплексов с разделением вороха на потоки и процессов сушки зерна, обобщена и развита теория и практика сепарирования зерна решетом и в наклонной воздушной струе;

- разработаны практические рекомендации по проектированию новых и реконструкции существующих зерноочистительных агрегатов и зерноочистительно-сушильных комплексов, одобренные НТС межрегионального комитета по сельхозмашиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Уральского региона;

- результаты научных исследований, технологии и машины, рекомендации, используются ОАО «Государственный проектный институт Мясо-молпром» г. Курган, ОАО ГСКБ «Зерноочистка» г. Воронеж;

- в соответствии с рекомендациями и участием автора выполнен монтаж новых и реконструкция существующих (всего более семидесяти) зерноочистительных агрегатов и комплексов, при этом изготовлено и установлено четырнадцать камерных зерносушилок;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе Курганской ГСХА и Челябинской ГАА.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на международных научно-технических конференциях Курганской ГСХА (КСХИ) (с. Лесниково, 1985 - 2011 гг.); на международных научно-технических конференциях Челябинской ГАА (ЧИМЭСХ/ЧГАУ) (г. Челябинск, 1986 - 2011 гг.), в том числе в 2011г. на пленарном заседании; на научно-практической конференции НПО «Целинсельхозмеханизация» (г. Кустанай, 1992 г.); на Международной научно-технической конференции ВНИИСХ им. Бараева (г. Шортанды, 1993 г.); на заседаниях научно-технического совета департамента сельского хозяйства Курганской области (г. Курган, 1989, 2007 гг.); на заседании научно-технического совета Межрегионального комитета по сельхозмашиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Уральского региона (г. Челябинск, 2007 г.); на международных научно-технических конференциях ФГБОУ ВПО МГАУ (г. Москва, 2010, 2011гг.); на Международной научно-технической конференции ГНУ ВИМ Россельхозакадемии (г. Москва, 2011г.); на областных совещаниях посвященных вопросам послеуборочной обработки зерна и семян (г. Курган, 2006 - 2011 гг.); на выставке-ярмарке инновационных проектов Курганской области (диплом победителя «Лучшая инновация в сельском хозяйстве » 2011г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 70 научных и методических работ, в том числе 14 в изданиях рекомендуемых ВАК РФ, два проекта прошедших государственную экспертизу и 8 научных отчетов; получено четыре авторских свидетельства РФ, четыре патента на изобретения и три патента на полезные модели.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 268 наименований, 29 приложений. Работа изложена на 343 страницах машинописного текста, включает 9 таблиц, 87 рисунков.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Чумаков, Владимир Геннадьевич

Заключение

Председатель комиссии Члены комиссии

ФГОУ ни Т.С. анова 2009 г.