Караваево, Костромская область, Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
В статье приводится обоснование практического применения ультразвуковых дальномеров для изучения и управления функционированием пневмосепарационного канала зерноочистительной машины. Описывается новая технологическая схема установки, а также результаты экспериментальных исследований, направленных на поиск параметров, имеющих наибольшую корреляцию с подачей материала и воздушного потока в пневмосепарационный канал зерноочистительной машины. Экспериментально определено, что частота вращения питающего валика, регулирующего подачу материала в пневмосепарационный канал с целью полной его загрузки и обеспечения максимальной производительности, имеет сильную обратную корреляционную связь (-0,89) с разностью усредненных значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой, полученных с ультразвуковых дальномеров в начале и конце пневмосепарационного канала. Частота вращения ротора вентилятора, регулирующего подачу воздуха в пневмосепарационный канал, имеет также сильную обратную корреляционную связь (-0,82) с разностью усредненных значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой, полученных с ультразвуковых дальномеров в середине и конце пневмосепарационного канала. Доказано, что при периодичности опроса датчиков менее 1200 мс качество оценки состояния стохастического слоя наилучшее. Разработанный способ управления подачей материала и воздуха в пневмосепарационный канал зерноочистительной машины может быть положен в основу работы системы автоматизации процесса очистки зерна, позволит своевременно реагировать на стохастическое изменение переменных состояния процесса очистки зернового вороха, и как следствие повысить его качество и снизить удельные энергозатраты.
пневмосепарационный канал, зерно, ультразвук, микроконтроллер, автоматическое управление.
Пневмосепарационные каналы (ПСК) широко используются для разделения зерновой смеси на фракции в силу простоты конструкции, высокой эффективности работы и удельной производительности, малой повреждаемости семян и себестоимости обработки [1,2,3,4,5].
Машины для послеуборочной обработки зерна функционируют, как правило, в составе поточной линии, поэтому характер изменения параметров материала, поступающего на обработку (его влажность, засоренность, плотность и др.), стохастический, что неизбежно вызывает стохастическое изменение всех переменных состояния процесса [6, 7]. При работе важно поддерживать постоянную подачу воздуха и оптимальную подачу материала в ПСК. Неравномерность подачи материала в ПСК приводит к изменению аэродинамического сопротивления системы, что неизбежно ведет к изменению скорости фильтрации воздуха через слой материала, приводящей при малой скорости к недостаточному выносу примесей из продуваемого слоя вороха, а при повышенной – к потерям частиц основной культуры с примесями. Малая подача материала в ПСК приводит к снижению производительности очистителя, высокая – к увеличению толщины, плотности продуваемого слоя, снижению качества очистки.
Практически во всех существующих зерноочистительных машинах управление подачей воздуха и материала в ПСК осуществляется вручную [1, 8, 9, 10, 11], а оптимальность выполненных регулировок контролируется оператором, который не в состоянии обеспечить постоянный контроль за пульсациями воздушного потока и материала, изменениями его физико-механических свойств, оперативное управление. Отсутствие способа, лежащего в основе автоматического контроля и управления подачей материала и воздуха в ПСК, приводит к снижению эффективности, качества очистки материала от засорителей и технологической надежности процесса.
Известен способ управления подачей материала и воздуха в ПСК зерноочистительной машины, включающий оценку длины пути ультразвуковой (УЗ) волны, при котором осуществляется сравнение фактической длины пути ультразвуковой волны с заданным значением, выбираемым с учетом характеристик материала, по полученной разности значений определяются оптимальные параметры подачи воздуха в обрабатываемый материал [6]. Недостатком данного способа является то, что оптимальные параметры подачи воздуха в обрабатываемый материал устанавливаются на основании сравнения фактической длины пути ультразвуковой волны, пронизывающей движущийся зерновой слой по направлению его движения, с заданным значением, выбираемым с учетом характеристик материала, что не позволяет оперативно учитывать изменения состава зернового вороха при его обработке в ПСК, т.к. зерновой ворох, поступающий от комбайнов на очистку в течение суток, как правило, имеет очень неоднородную внутреннюю структуру – до 30 % засорителей и большой разброс по влажности – от 14 до 35%, что оказывает значительное влияние на скорость распространения ультразвуковой волны [12, 13], и как следствие вызывает необходимость проведения постоянной корректировки заданных значений длины пути УЗ волны, выбираемых с учетом характеристик материала, а также авторами не раскрывается механизм управления подачей материала и одновременно воздуха в канал зерноочистительной машины.
1. Бурков А.И. Разработка и совершенствование пневмосистем зерноочистительных машин. Киров: ФГБНУ «НИИСХ Северо - Востока», 2016. 380 с., ил.
2. Монография / В.Е.Саитов, В.Г. Фарафонов, А.Н. Суворов, Д.В. Григорьев. - Киров: Вятская ГСХА, 2012. - 209 с.
3. Blenk H., Trines H. Weitere Untersuchugen zur Saatgutsichtung in horizontalen und vertikalen // Grundlagen der Landtechnik - 1951. H.2. - S. 17-25.
4. Wessel I. Verglevhende Untersuchungen Schwerkraftsichten // Grundlagen der Landtechnik. - 1963. - H.18. - S. 27-34.
5. Wessel I. Verfahren des Siebens und des Windsichtens // Grundlagen der Landtechnik. -1968. - Bd. 18. - H.4. - S. 151-157
6. Пат. 2558737 Российская Федерация, МПК F 26 B 21/12. Способ управления состоянием слоя в аэродинамических системах машин для послеуборочной обработки материала и устройство для его осуществления / Волхонов М.С., Смирнов И.А., Полозов С.А., Габалов С.Л., Волхонов Р.М.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Костромская ГСХА, опубл. 10.08.2015, бюл. №22. - 9 с.; ил.
7. Исследование сепарации семян и разработка машинных технологий их подготовки / В.М. Дринча. - Воронеж: Издательство НПО «МОДЭК», 2006- 384 с.
8. Машины и оборудование для послеуборочной обработки зерна / Каталог. - М.: ФГНУ «Росинфиормагротех», 2003. - 204 с.
9. Машины и оборудование для послеуборочной обработки зерна / Каталог. - М.: ФГНУ «Росинфиормагротех», 2010. - 92 с.
10. Тарасенко А.П. Современные машины для послеуборочной обработки зерна и семян. - М.: Колос, 2008. - 232 с.
11. Сычугов Н.П., Сычугов Ю.В., Исупов И.В. Механизация послеуборочной обработки зерна и семян трав. - Киров: ФГУПП "Вятка", 2003. - 368 с.
12. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. Ред. И.П. Голямина. - М.: «Советская энциклопедия», 1979 - 400 с., илл.
13. Грушин Ю.Н. Энергосберегающие технологии послеуборочной обработки высоковлажного семенного зерна: монография / Ю.Н. Грушин, Д.А. Пустынный - Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2013. - 160 с.
14. Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе: сборник статей 68-й международной научно-практической конференции в 3т. - Караваево : Костромская ГСХА/ 2т. «Методика получения данных о текущих параметрах технологических процессов послеуборочной обработки зерна», М.С. Волхонов, С.Л. Габалов, А.А. Кирилин, Р.М. Волхонов.
15. Положительное решение формальной экспертизы заявки на изобретение №2017104806/03(008673) - Способ управления подачей материала и воздуха в пневмосепарационный канал зерноочистительной машины» / Волхонов М.С.; Габалов С.Л.; Бушуев И.В.; Волхонов Р.М.; Зимин И.Б.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Костромская ГСХА,- 9с.; ил.
16. Wessel I. Verfahren des Siebens und des Windsichtens // Grundlagen der Landtechnik. -1968. - Bd. 18. - H.4. - S. 151-157
