Методы математического моделирования процессов разделения и измельчения растительных материалов для повышения эффективности функционирования технических средств послеуборочной обработки зерна и кормоприготовления

Методы математического моделирования процессов разделения и измельчения растительных материалов для повышения эффективности функционирования технических средств послеуборочной обработки зерна и кормоприготовления

Автор: Алешкин, Алексей Владимирович

Год защиты: 2001

Место защиты: Киров

Количество страниц: 492 с. ил. Прил. (c.493-658: ил. )

Артикул: 2285496

Автор: Алешкин, Алексей Владимирович

Шифр специальности: 05.20.01

Научная степень: Докторская

Стоимость: 250 руб.

СОДЕРЖАНИЕ
ТОМ 1 стр.
ВВЕДЕНИЕ.
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Классификация методов построения расчетных схем механических процессов в сельскохозяйственных устройствах
1.2. Проблема воздушной очистки зернового вороха и получения семян
1.2.1. Классификация пневмосепараторов зернового вороха.
1.2.2. Анализ существующих технологических схем пневмоклассификаторов
1.2.3. Анализ моделей процесса пневмосепарации зерновых смесей.
1.3. Проблема повышения эффективности процессов кормоприготовления.
1.3.1. Технологические схемы молотковых дробилок зерна и тенденции повышения их эффективности.
1.3.2. Измельчители грубых кормов и пути их совершенствования
1.3.3. Обзор технических средств очистки корнеклубнеплодов
и математических моделей процесса сухой очистки
1.4. Задачи научного исследования
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗЕРНОВОГО И ВОЗДУШНОГО ПОТОКОВ В УСТРОЙСТВАХ ПНЕВМОСЕПАРАЦИИ
2.1. Расчет поля скоростей воздушного потока при обтекании зерновой струи
2.2. Дифференциальные уравнения движения твердой частицы в воздушном потоке
2.3. Модели функционирования замкнутых пневмосистем как динамических объектов
2.4. Обоснование эффективной расчетной схемы движения воздушного потока в устройствах пневмосепарации.
2.4.1. Метод конечных элементов в механике воздушного потока
2.5. Результаты расчета поля скоростей воздушного потока в горизонтальном пневмосепарирующем канале методом конечных элементов.
2.6. Результаты расчета движения частиц зерновой смеси и воздуха в вертикальном пневмосепарирующем канале с сеткой
2.7. Выводы по разделу 2.
3. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ
МЕХАНИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗЕРНА И РАБОЧИХ
ОРГАНОВ В МОЛОТКОВЫХ ДРОБИЛКАХ
3 . 1. Колебания молоткового ротора дробилки
3.2. Определение геометрических размеров и точки подвеса молотков, снабженных дополнительными молотками
3.3. Конечноэлементная формулировка задачи об ударном разрушении зерна в молотковых дробилках
3.3.1. Основные положения метода конечных элементов в механике упругого тела.
3.3.2. Матрица жесткости конечного элемента.
3.3.3. Матрица масс конечного элемента и векторстолбец внешних сил
3.3.4. Формирование глобальных матриц масс, жесткостей и вектора внешних активных сил.
3.4. Сравнение методов решения дифференциальных уравнений движения элементов зерна как пластины переменной толщины при ударном разрушении
3.4.1. Решение дифференциальных уравнений движения упругой механической системы методом разложения по собственным формам колебаний.
3.4.2. Деформация пластины в упругопластичной области
3.4.3. Метод линейного ускорения решения систем дифференциальных уравнений
3.4.4. Решение дифференциальных уравнений движения упругопластичной системы при ударе с разложением по собственным формам колебаний.
3.4.5. Анализ результатов расчета.
3.5. Выводы по разделу 3.
4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ В ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯХ ГРУБЫХ КОРМОВ.
4.1. Анализ распространения напряжений в стебле в процессе ударного разрушения.
4.2. Исследование динамических свойств молоткового ротора при измельчении грубых кормов.
4.2.1. Определение коэффициента динамичности молотков ротора измельчителяраздатчика грубых кормов
4.2.2. Анализ движения ротора с приводом без учета колебаний молотков.
4.3. Движение рулона переменной массы в питателе измельчителяраздатчика грубых кормов
4.4. Определение оптимальной скорости питающего транспортера измельчителяраздатчика грубых кормов с учетом некруглой формы рулона
4.5. Определение траектории частицы, скользящей по винтовой поверхности шнека.
4.6. Численное моделирование движения материала в питателе малогабаритного комбинированного измельчителя.
4.7. Определение условий эффективной подпрессовки и транспортирования соломы вальцевым питателем измельчителяразбрасывателя соломы из валков
4.8. Выводы по разделу 4
5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ И МЕХАНИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДА И ЩЕТОК В МАШИНЕ СУХОЙ ОЧИСТКИ
5.1. Движение корнеклубнеплода в камере очистки под воздействием щеток и шнека
5.2. Колебания прутка вращающейся щетки
5.2.1. Свободные колебания прутка щетки с учетом центробежной силы инерции
5.2.2. Вынужденные колебания прутка вращающейся щетки.
5.3. Определение характеристик ударного воздействия щетки на очищаемый корнеклубнеплод.
5.4. Выводы по разделу 5.
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ И УСТРОЙСТВ ВОЗДУШНОЙ ОЧИСТКИ ЗЕРНА.
6.1. Обоснование технологической схемы пневмосистемы фракционного делителя зернового вороха
6.2. Программа и методика экспериментальных исследований
6.2.1. Программа экспериментальных исследований
6.2.2. Измерительная аппаратура и устройства.
6.2.3. Экспериментальные установки.
6.2.4. Критерии оптимизации
6.2.5. Методика обработки данных активнопассивного эксперимента
6.2.6. Статистическая проверка результатов активнопассивного эксперимента
6.2.7. Обработка реализаций временных рядов
6.3. Результаты экспериментальных исследований пневмоклассификатора с одним пневмосепарирующим каналом замкнутой
воздушной системы
6.3.1. Оптимизация геометрических параметров патрубка, соединяющего диаметральный вентилятор с пневмосепарирующим каналом.
6.3.2. Оптимизация технологических параметров процесса сепарации в замкнутой пневмосистеме с диаметральным вентилятором и ленточным вбрасывателем зернового вороха
6.3.3. Работа пневмоклассификатора с гравитационным ускорителемпитателем зернового вороха.
6.3.4. Влияние колебаний подачи материала и воздушного потока на критерии оптимизации.
6.3.5. Экспериментальное определение функции распределения зерновой фракции по длине выгрузного устройства.
6.4. Результаты экспериментальных исследований пневмоклассификатора с двумя устройствами сепарации зернового вороха.
6.4.1. Оптимизация процесса осаждения легких примесей в осадочных камерах пневмосистемы
6.4.2. Сравнение схем соединения устройств пневмосепарации в условиях переменных внешних воздействий
6.4.3. Зависимости эффективности сепарации от влажности исходного вороха и пропускной способности пневмоклассификатора.
6.5. Экспериментальное определение положения разделительной перегородки в вертикальном пневмосепарирующем канале с сеткой.
6.6. Выводы по разделу 6
7. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ И
СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ КОРМОПРИГОТОВЛЕНИЯ
7.1. Программа экспериментальных исследований.
7.2. Приборы и оборудование.
7.3. Изучение физикомеханических свойств обрабатываемых материалов
7.3.1. Изучение упругопластичных свойств стеблей соломы
7.3.2. Результаты исследований связующих свойств спрессованной соломы
7.3.3. Результаты исследований упругопластичных свойств пучка стеблей зерновых культур.
7.3.4. Экспериментальное определение работы разрушения почвызагрязнителя корнеклубнеплодов.
7.3.5. Испытание зерен на сжатие
7.3.6. Исследование процесса разрушения зерна ударом
7.4. Исследование рабочих режимов дробилки зерна закрытого типа с колосниковой решеткой.
7.4.1. Анализ спектральных плотностей подачи материала и момента на валу ротора.
7.4.2. Факторный анализ рабочего процесса дробилки зерна ДЗ1.
7.5. Результаты исследований процесса измельчения зерна в дробилке открытого типа с отводящим каналом.
7.6. Результаты экспериментальных исследований комбинированной безрешетной дробилки кормов
7.6.1. Оптимизация параметров дробилки при измельчении зерна.
7.6.2. Оптимизация параметров рабочего процесса питателя грубых кормов методами активного эксперимента
7.6.3. Оптимизация параметров рабочего процесса дробилки при измельчении грубых кормов в муку методом активнопассивного эксперимента.
7.7. Экспериментальные исследования измельчителяраздатчика грубых кормов
7.8. Экспериментальнотеоретические исследования процесса измельчения в мобильном смесителеизмельчителе стебельных материалов.
7.9. Результаты экспериментальных исследований машины сухой очистки корнеклубнеплодов
7.9.1. Результаты экспериментального определения усилия воздействия щетки на корнеклубнеплод
7.9.2. Технологическая схема модернизированной машины сухой очистки корнеклубнеплодов.
7.9.3. Результаты экспериментального определения угла установки шнека.
7.9.4. Результаты экспериментальных исследований модернизированной машины сухой очистки корнеклубнеплодов.
7 Выводы по разделу 7.
8. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ.
8.1. Внедрение результатов исследования
8.2. Расчет энергетической эффективности внедренных технических средств послеуборочной обработки зерна и кормоприготовления.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В Курганском СХИ разработано устройство для сухой очистки корнеклубнеплодов, в котором очищаемый материал перемещается по валикам, совершающим одновременно колебательные и вращательные движения, а щеточные барабаны установлены над ними. Рис. Конструкции ВИМ , и ЧИМЭСХ содержат соответственно и 9 вращающихся щеток, чем достигается остаточная загрязненность менее 3 , однако следует отметить сложность конструкции данных очистителей. Изучению теории вопроса сухой очистки корнеклубнеплодов посвещены работы Артюшина, Л. М. Куцына, Н. Г. Соминича, В. И., Сыроватки, В. А. Сысуева, Дервиша, Г. Р. Винтерле, Л. С. Воронина, С. А. Найданова, Д. И. Николаева, В. В. Миткова, О. В. Суханова, В. Я. Черкуна и других ученых. С.А. Найданов 5, 6, 7 при исследовании взаимодействия щетки и почвы учитывал силы трения, силы тяжести и вращающий момент. Для осуществления процесса очистки необходимы следующие условия сила трения должна быть больше составляющих сил связи почвы с корнеплодом линейные скорости корня и щетки в точке контакта должны быть различными ворс щетки должен быть упругодеформированным. Рс сила сопротивления почвы сдвигу Р 2 сила трения почвы по клубню с коэффициентом трения 2. Исследования В. И. Сыроватки и Дервиша , 4 показали, что качество очистки корнеклубнеплодов зависит от длины прутка щетки. С объемный коэффициент смятия почвы Рпр площадь сечения прутка а угол при вершине деформированного прутка 1 ,2 коэффициенты трения скольжения щетки о почву и о корень. Г.Р. X длина прутка контакта Я радиус сердечника щетки Ь длина щетки г количество прутков Ртах максимальное значение силы за время контакта. Оптимальной длиной стального прутка была признана ,1 м. На наш взгляд, применение стальных прутков щеток нецелесообразно изза возможности попадания их обломков в корм животных. Построить математические модели процесса очистки, учитывающие деформации почвы на корнеплоде прогиб прутка щетки центробежные силы при вращении щетки и физические свойства взаимодействующих тел. Проанализировать процесс взаимодействия прутка щетки и поверхности корнеклубнеплода с учетом динамики данного явления и получить рекомендации по оптимизации параметров устройства очистки. Цель работы заключается в обосновании эффективных методов математического описания процессов разделения и измельчения растительных материалов, применение их для совершенствования технических средств послеуборочной обработки и кормоприготовления. Разработать методологию составления расчетных схем процессов разделения и измельчения растительных материалов, которая позволит учесть взаимное влияние средств и объектов переработки. Обосновать наиболее эффективные для данных процессов методы составления и решения расчетных уравнений. Проанализировать процесс взаимодействия зерновой струи с воздушным потоком на основе различных расчетных схем и обосновать конструктивные и технологические параметры ворохоочистителя с замкнутой пневмосистемой. Построить математические модели движения очищаемого материала в пневмосепараторе с вертикальным воздушным каналом при наличии сетки и выработать рекомендации по повышению эффективности его функционирования. Теоретически описать процесс разрушения зерновки при ударе о молоток в дробилке с учетом упругопластической деформации и обосновать скоростные режимы процесса измельчения. Оценить устойчивость движения молотковых рабочих органов и оптимизировать воздушнодисперсные потоки в дробилке открытого типа. Теоретически исследовать процесс ударного разрушения стебельных кормов в молотковом измельчителе и обосновать параметры питающего устройства для мобильного раздатчикаизмельчителя соломы для комбинированной дробилки и измельчителяразбрасывателя соломы. Проанализировать на основе математических моделей процесс взаимодействия прутка щетки и поверхности корнеклубнеплода с учетом динамики данного явления и выработать рекомендации по оптимизации параметров устройства сухой очистки корнеклубнеплодов. Экспериментально уточнить оптимальные параметры исследуемых процессов и устройств. Оценить их энергетическую эффективность.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.199, запросов: 227