Повышение эффективности технологического процесса сортирования семян хвойных пород на плоскорешетном сепараторе 05. 21. 01 Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Вид материала

Автореферат

Содержание Гоу впо «вглта». Общая характеристика работы Цель работы. Задачи исследований. Pinus silvestris Объект исследований Предмет исследования Методологическую, теоретическую и эмпирическую базу исследований Научная новизна результатов исследований Теоретическая значимость. Практическая значимость. Апробация и реализация результатов диссертации. Структура и объем диссертации. Содержание работы В первом разделе Во втором разделе В третьем разделе В четвертом разделе В пятом разделе Основные результаты и выводы ... Полное содержание

Подобный материал:

• Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением, 253.78kb.
• Повышение эффективности защитных устройств кабин лесозаготовительных машин 05. 21., 230.09kb.
• Обоснование параметров рычажно-кулачкового механизма динамического лункообразователя, 262.54kb.
• Программа вступительного экзамена по специальности 05. 21. 01 Технология и машины лесозаготовок, 119.04kb.
• Оценка влияния поворотов трелевочного трактора на уплотнение почвогрунтов лесосеки, 324.44kb.
• Технология и проектирование гибких лесообрабатывающих процессов лесозаготовительных, 532.69kb.
• Обоснование технических решений, повышающих эффективность срезания древесно-кустарниковой, 270.19kb.
• «Технология машиностроения», 442.34kb.
• Обоснование параметров обрабатывающе-транспортной системы «харвестер форвардер» (на, 400.34kb.
• Гудимов С. В., Миронов, 13kb.

На правах рукописи


Вахнина Галина Николаевна


ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ПРОЦЕССА СОРТИРОВАНИЯ СЕМЯН ХВОЙНЫХ ПОРОД

НА ПЛОСКОРЕШЕТНОМ СЕПАРАТОРЕ


05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Воронеж – 2011


Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия» (ГОУ ВПО «ВГЛТА»)


Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

Заслуженный деятель науки РФ

Свиридов Леонид Тимофеевич


Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Заслуженный деятель науки РФ

Пошарников Феликс Владимирович


кандидат технических наук, доцент

Цыбаев Дмитрий Валерьевич


Ведущая организация – Санкт-Петербургская государственная

лесотехническая академия им. С.М.Кирова


Защита состоится 25 марта 2011 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.034.02 при Воронежской государственной лесотехнической академии по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ВГЛТА, ауд. 240.


С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке

ГОУ ВПО «ВГЛТА».


Автореферат размещен на официальном сайте академии:

E-mail: vglta@vglta.vrn.ru


Автореферат разослан «15» февраля 2011 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета Скрыпников А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. За последние десятилетия значительно снизилось искусственное возобновление лесов, что приводит к сокращению лесопокрытых площадей лесного фонда и зарастанию древесной порослью малоценных пород (осина, ольха, береза и т. д.). После природных лесных пожаров 2010 года актуальнейшей задачей для центрально-черноземной зоны России стали лесовосстановительные работы по возобновлению хвойных насаждений. По данным Рослесхоза государство потеряло 1 млн. га леса, GREENPEACE оценивает потери в 3 млн. га.

Для технологий выращивания укрупненного посадочного материала в питомниках семена, подлежащие обработке, необходимо сортировать на фракции по плотности и размерным признакам (М. С. Метальников, 1970, П. С. Нартов, 1979, Ю. И. Полупарнев, 1979, Л. Т. Свиридов, 1979). Это требуется для раздельного высева фракций в питомниках и дальнейшего рационального использования. Известные семеочистительные машины и сортировальные устройства не в полной мере отвечают требованиям, предъявляемым к качеству разделения на фракции семян хвойных пород, основным показателем которого является величина полноты выделения проходовой фракции (Ю. И. Полупарнев, 1988, Л. Т. Свиридов, 1988, С. С. Арутюнян, 2001, Э. Н. Бусарин, 2005).

Достаточно эффективны для разделения семян на фракции плоскорешетные сепараторы, но для достижения требуемого уровня качества сортирования необходимо применение нескольких решетных станов одновременно, механизма очистки решет или использование совместно с воздушноочистительной частью (ВЛС-1, СУМ-1, УМО-1). Однако, в результате такой обработки травмированные семена составляют в среднем 4…7 %. Использование технологического процесса, при котором рабочий орган сепаратора движется только в горизонтальной или в вертикальной плоскости (и соответственно также движется семенной материал), на практике не дает высоких результатов, что вынуждает проводить вторичную очистку, а это уже двойная нагрузка на семена, не отличающиеся высокими прочностными качествами (семена сосны, ели, лиственницы) (Р. Н. Матвеева, 2000 г.). Встает вопрос о разработке технологического процесса, способного дать высокую полноту выделения проходовой фракции без дополнительных нагрузок на семена и не снижающего уровень производительности известных семеочистительных машин, так как это отражается на энергоемкости процесса. Поэтому тема диссертационной работы, направленная на повышение эффективности технологического процесса сортирования путем совершенствования конструкций семеочистительных машин и сортировальных устройств с рабочими органами в виде решет, является актуальной.

Работа выполнялась по программе Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической среде в рамках Государственного контракта № 5972р/8144 от 31.03.2008 и по госбюджетной тематике Воронежской государственной лесотехнической академии «Совершенствование узлов и деталей машин и оборудования лесного комплекса» (рег. № 01.2.00105363).

Степень разработанности проблемы. Классическая теория зерноочистки, основу которой создали работы М. Н. Летошнева, В. П. Горячкина, И. Е Кожуховского, Н. М. Бушуева и др., направлена исключительно на область исследования сепарации зерен сельскохозяйственных культур. Поэтому применение ее в лесном хозяйстве требовало очень серьезной корректировки с учетом специфики лесного хозяйства и особенностей лесных семян. Весомый вклад в исследования очистки и сортирования лесных семян был сделан П. С. Нартовым, Ю. И. Полупарневым, Л. Т. Свиридовым, Ф. В. Пошарниковым, Д. В. Цыбаевым и др. Серьезное внимание на влияние подвесок решетного стана на производительность сепарации обратил В.С.Быков, но в его работах, посвященных обработке пшеницы, исследовалось влияние исключительно общей длины подвески. Применительно для сортирования лесных семян влияние подвесок изучалось Л. Т. Свиридовым и Э. Н. Бусариным, ими создана гибкая подвеска, позволяющая изменять длину подвески и угол наклона решетного стана. При этом на сам технологический процесс подвески не влияют. Таким образом, исследования влияния конструкций подвесок решетного стана на процесс сортирования находятся на начальном этапе своего развития.

Цель работы. Повышение эффективности технологического процесса сортирования семян хвойных пород на плоскорешетном сепараторе путем обоснования и совершенствования конструкции подвесок решетного стана.

Задачи исследований.

1. Разработать гипотезу, согласно которой периодическое подбрасывание семенного материала на полотне решета, совершающего возвратно-поступательное движение, будет способствовать повышению эффективности технологического процесса сортирования семян хвойных пород.

2. Получить аналитические зависимости для определения кинематических параметров решетного стана и семенного материала, учитывающие влияние всех конструктивно-установочных параметров усовершенствованных подвесок, и аналитические зависимости, описывающие влияние этих параметров на производительность плоскорешетного сепаратора.

3. Провести экспериментальные исследования сортирования семян сосны обыкновенной ( Pinus silvestris) с усовершенствованными подвесками решетного стана и разработать математические модели процесса сортирования семян хвойных пород.

4. Определить оптимальные параметры работы плоскорешетного сепаратора с усовершенствованной конструкцией подвесок решетного стана.

Объект исследований. Технологический процесс сортирования семян хвойных пород на решетной установке с усовершенствованной конструкцией подвесок решетного стана.

Предмет исследования. Закономерности процесса движения решетного стана и семенного материала (на примере сосны обыкновенной – Pinus silvestris) по полотну решета с усовершенствованной конструкцией подвесок с учетом влияния всех конструктивно-установочных параметров подвесок.

Методологическую, теоретическую и эмпирическую базу исследований составляют: системный подход, метод выдвижения и проверки гипотезы, метод расчета экономической эффективности, методы и законы теоретической механики, физики, прикладной математики, методы физического моделирования. Обработка экспериментальных данных проводилась методами математической статистики на персональном компьютере с использованием стандартных программ Excel Microsoft Office ХР, MATLAB 6.5 SP/7.0.

Научные положения, выносимые на защиту:

– усовершенствованный технологический процесс сортирования семян хвойных пород, создающий правильную ориентацию семян по отношению к отверстиям полотна решета за счет подбрасывания их при возвратно-поступательном движении решетного стана только в одном направлении;

– аналитические зависимости, описывающие процесс сортирования семян хвойных пород, учитывающие влияние конструктивно-установочных параметров усовершенствованных подвесок решетного стана;

– обоснованные параметры предложенного технологического процесса, обеспечивающие наибольшую эффективность сортирования;

– математические модели процесса сортирования семян хвойных пород, позволяющие определить полноту выделения проходовой фракции.

Научная новизна результатов исследований:

– предложен и обоснован технологический процесс сортирования семян хвойных пород, отличающийся созданием правильной ориентации семян по отношению к отверстиям полотна решета за счет подбрасывания их при возвратно-поступательном движении решетного стана только в одном направлении;

– получены аналитические зависимости, описывающие процесс сортирования семян хвойных пород, отличающиеся учетом влияния расстояния между упором и плоской пружиной и расстояния между упором и решетным станом на кинематические параметры рабочего органа, семенного материала и на производительность плоскорешетного сепаратора;

– обоснованы параметры предложенного технологического процесса, обеспечивающие наибольшую эффективность сортирования, отличающиеся использованием усовершенствованных подвесок решетного стана, новизна которых защищена патентами на изобретения РФ № 2363553, № 2372998 и патентами на полезные модели РФ № 78445, № 84746;

– получены математические модели процесса сортирования семян хвойных пород, позволяющие определить полноту выделения проходовой фракции, отличающиеся учетом совместного влияния конструктивно-установочных параметров усовершенствованных подвесок, удельной нагрузки и частоты колебаний решетного стана.

Теоретическая значимость. Полученный аналитический аппарат, позволяющий определять кинематические параметры решетного стана, семенного материала и производительность плоского решета с учетом влияния конструктивно-установочных параметров усовершенствованных подвесок, расширил и дополнил теоретическую базу расчета сепараторов с плоскими решетами. Полученные математические модели процесса сортирования семян хвойных пород для определения полноты выделения проходовой фракции позволяют обосновать параметры работы плоскорешетного сепаратора, обеспечивающие наибольшую эффективность фракционирования.

Практическая значимость. Результаты научных исследований позволяют на стадии проектирования семеочистительных машин и сортировальных устройств обосновывать параметры подвесок решетного стана, повышая эффективность процесса сортирования семян хвойных пород; рекомендации по конструктивно-установочным параметрам подвесок и работы плоскорешетного сепаратора использовать на производстве. Полученные алгоритмы, компьютерные программы, математические модели позволяют проводить расчеты основных параметров процесса сортирования, реализовывая основные требования к качеству этого процесса.

Апробация и реализация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях кафедры деталей машин и инженерной графики ГОУ ВПО «ВГЛТА» (2007 – 2010 г.г.), ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ГОУ ВПО «ВГЛТА» (2007 – 2010 г.г.), международной научно-практической конференции, посвященной 55-летию лесоинженерного факультета ГОУ ВПО «ВГЛТА» (Воронеж, 2009 г.), 3-й и 5-й международных научно-практических интернет-конференциях «Леса России в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2010 г.). Результаты исследований отмечены Дипломом II Всероссийской научной интернет-конференции «Научное творчество XXI века» с международным участием за высокий научный уровень доклада (Красноярск, 2010 г.).

Конструкции подвесок решетного стана внедрены в ОГУ «Задонский лесхоз», в Семилукском филиале ОГУ «Лесная охрана» Семилукское лесничество, в Учебно-опытном лесхозе ГОУ ВПО «ВГЛТА»; результаты работы используются в учебном процессе на кафедре «Механизация лесного хозяйства и проектирования машин» ГОУ ВПО «ВГЛТА».

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 24 работы, 5 из которых без соавторов, общим объемом 7 п. л. (авторских – 5,5 п. л.), в том числе: 2 статьи в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК; 2 Патента на изобретения и 2 Патента на полезные модели; 5 докладов на международных конференциях; 2 депонированные статьи.

Структура и объем диссертации. Основной объем работы составляет 132 страницы машинописного текста. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, основных результатов и выводов, библиографического списка, содержащего 142 наименования, в том числе 13 на иностранных языках, 7 приложений, в которые входят компьютерные программы и результаты расчетов, сведения о результатах экспериментов, копии патентов, копии информационных листков, копии актов внедрения разработки, диплом, 63 рисунков, 36 таблиц.


Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, изложена научная новизна исследований и определены научные положения, выносимые на защиту, дана их практическая значимость, представлены результаты внедрения.

В первом разделе проведен обзор имеющихся на сегодняшний день машин и устройств для разделения семенного материала на размерные фракции; выявлены их достоинства и недостатки, которые позволили сформулировать задачи исследований.

Изучены работы В. П. Горячкина, И. Е. Кожуховского, М. Н. Летошнева, Н. М. Бушуева, С. А. Васильева, Н. Г. Гладкова, П. М. Заики, Л. Т. Свиридова, В. С. Быкова и других ученых, посвященные исследованию процесса сортирования семян (зерен) и конструкций семеочистительных машин и сортировальных устройств. Первичную очистку и сортирование лесных семян производят на машинах и установках типа ВЛС-1, СУМ-1, УМО-1, МОС-1А, УКС-10. В результате проведенного обзора применяемых конструкций семеочистительных машин и технологических процессов сортирования можно сделать следующие выводы: семеочистительных машин для лесных семян, в частности хвойных, мало, по показателям качества очистки и сортирования их нельзя считать совершенными; при достаточно обширном изучении решетных сепараторов и их кинематических параметров влияние подвесок решетного стана на процесс сортирования исследовано узко; исследования, проводимые при изучении режимов работы решет с подбрасыванием, имеют слишком много допущений, искажающих реальность и дающих сильные погрешности в расчетах, многими исследованиями не принималось во внимание взаимодействие частиц друг с другом; известные конструкции подвесок решетного стана не отличаются большим разнообразием, поэтому усовершенствование этого элемента весьма актуально.

Во втором разделе обоснована научная гипотеза, согласно которой повышения эффективности сортирования семян хвойных пород на плоскорешетном сепараторе можно добиться благодаря созданию технологического процесса с периодическим подбрасыванием семенного материала на полотне решета, а именно, путем чередования перемещений рабочего органа и семенного материала в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что способствует лучшему разрыхлению семян и правильной ориентации по отношению к отверстиям решета. Для реализации данного технологического процесса разработаны новые конструкции креплений решетного стана: подвеска решетного стана, ступенчатая подвеска, универсальная подвеска и многоуровневая подвеска.

Оригинальность конструкции предлагаемой подвески впервые позволяет ввести в исследования две новые величины (которые справедливы и для всех остальных разработанных конструкций подвесок решетного стана), характеризующих конструктивно-установочные параметры: расстояние между упором и подвеской (s₁); расстояние между упором и решетным станом (S₁) (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема подвески решетного стана

Конструкция подвески решетного стана (рисунок 1) включает закрепленную на раме 1 шарниром 2 металлическую пластину 3, соединенную заклепками 4 с плоской пружиной 5, закрепленную шарниром 6 на решетном стане 7, еще одна металлическая пластина 8 фиксирует верхнюю часть плоской пружины 5. Кронштейны 9, жестко соединенные с рамой 1, имеют отверстия для вертикального перемещения упоров 10.

Получены дифференциальные уравнения перемещения, скорости и ускорения решетного стана до соударения и в момент соударения упора с плоской пружиной. Все кинематические параметры рабочего органа находятся в прямой зависимости от расстояния между упором и решетным станом и расстояния между упором и плоской пружиной:

, (1)

, (2)

, (3)

, (4)

, (5)

, (6)

, (7)

где l_под – длина подвески, мм; S₁ – расстояние между упором и решетным станом, мм; s₁ – расстояние между упором и плоской пружиной, мм; γ – угол отклонения подвески влево от вертикали, рад; ω_с – угловая скорость кривошипа в момент соударения, рад/с; t_с – время поворота кривошипа, включая момент соударения, с.

Разработаны алгоритм с блок-схемой и компьютерная программа (язык: Object Pascal среды Delphi 6.0) для расчета скорости решетного стана. Средствами Excel Microsoft Office ХР вычислены значения скорости при частоте колебаний решетного стана 250 мин^-1 и 500 мин^-1 и отклонении подвесок влево на угол 2º и 5º, по которым построены графические зависимости скорости решетного стана от конструктивно-установочных параметров новых подвесок (рисунок 2).

Получены дифференциальные уравнения движения семян с пространственной переориентацией в период подбрасывания, в которых прослеживается прямая зависимость ускорения, скорости и перемещения семян при взлете и падении от расстояния между упором и решетным станом и от расстояния между упором и плоской пружиной.

Установлена зависимость производительности решетного сепаратора от конструктивно-установочных параметров подвесок, в которой h_ср.сл.^опт – средняя оптимальная толщина слоя семенного материала, м; k₁ – коэффициент, показывающий соотношение средней скорости движения слоя по решету и амплитуды скорости решета; γ_ом – насыпная плотность очищаемого материала, кг/м³; В – ширина решета, м:

. (8)

а – угол отклонения 5º, частота колебаний 500 мин-1	б – угол отклонения 2º, частота колебаний 250 мин-1
Рисунок 2 – Зависимость скорости решетного стана от конструктивно-установочных параметров подвесок

Разработаны алгоритм с блок-схемой и компьютерная программа (язык: Object Pascal среды Delphi 6.0) для расчета производительности, по результатам которого средствами Excel Microsoft Office ХР построены графические зависимости (рисунок 3).

а – угол отклонения 2º, частота колебаний 250 мин-1	б – угол отклонения 5º, частота колебаний 450 мин-1
Рисунок 3 – Влияние конструктивно-установочных параметров подвесок на производительность сепаратора

Эффективность технологического процесса сортирования хвойных семян на плоскорешетном сепараторе при прочих равных условиях значительно возрастает при увеличении расстояния между упором и решетным станом и менее значительно при увеличении расстояния между упором и плоской пружиной.

В третьем разделе изложены программа экспериментальных исследований, методика их проведения и обработка полученных опытных данных.

Экспериментальные исследования проводили в лаборатории кафедры деталей машин и инженерной графики ВГЛТА на экспериментальной установке В.В.Ткачева, в которой усовершенствованы подвески решетного стана (рисунок 4).

а – общий вид	б – подвеска решетного стана
Рисунок 4 – Усовершенствованная экспериментальная установка

Лабораторные испытания включали в себя два этапа: первый этап – изучение совместного влияния конструктивно-установочных параметров новых подвесок и удельной нагрузки (q = 0,6 – 1,6 кг/(ч·дм²)) на полноту выделения проходовой фракции; второй этап – изучение совместного влияния конструктивно-установочных параметров новых подвесок и частоты колебаний решетного стана (n = 250 – 500 мин^-1) на полноту выделения проходовой фракции. Каждый этап состоял из трех серий опытов: 1 серия – s₁ = 5 мм, S₁ = 50, 100, 150 мм; 2 серия – s₁ = 3 мм, S₁ = 50, 100, 150 мм; 3 серия – s₁ = 1 мм, S₁ = 50, 100, 150 мм. Исследовали семена сосны обыкновенной – Pinus silvestris, собранные в Участковом лесничестве (бывшее Ясеновское лесничество) Горшеченского района Курской области. Семена складской влажности 7…9 % были обескрылены на семеочистительной машине МОС-1А. Обработку полученных данных проводили методами математической статистики.

В четвертом разделе приведены графические зависимости и анализ экспериментальных результатов, получены математические модели. Максимальная полнота выделения проходовой фракции в 97,8 % во время лабораторных испытаний была достигнута при частоте колебаний решетного стана 400 мин^-1, S₁ = 150 мм, s₁ = 1 мм (рисунок 5).

а – при S1 = 50 мм	б – при S1 = 150 мм

Рисунок 5 – Полнота выделения проходовой фракции а) от совместного влияния конструктивно-установочных параметров подвесок S₁ и s₁ и удельной нагрузки q и б) от совместного влияния конструктивно-установочных параметров подвесок S₁ и s₁ и частоты колебания решетного стана n


Получена математическая модель процесса сортирования хвойных семян (9), позволяющая определить полноту выделения проходовой фракции в зависимости от удельной нагрузки х₁, расстояния между упором и плоской пружиной х₂, расстояния между упором и решетным станом х₃:

y = 83,833 + 2,395х₂² – 4,978х₁ + 2,182х₃ – 2,1х₂х₃ . (9)

Получена математическая модель процесса сортирования хвойных семян (10), позволяющая определить полноту выделения проходовой фракции в зависимости от частоты колебаний х₁, расстояния между упором и плоской пружиной х₂, расстояния между упором и решетным станом х₃:

y = 89,73 – 2,663х₁² + 2,401х₁ – 3,532х₂ – 2,3х₃ – 2,687x₁x₂ + 5,387х₁х₃. (10)

На рисунке 6 показаны полиномы, аппроксимирующие уравнения (9) и (10).

а – q = 0,6 кг/(ч·дм2), s1 = (1-5) мм, S1 = 150 мм	б – n = 400 мин-1, s1 = (1-5) мм, S1 = 150 мм

Рисунок 6 – Полиномиальная аппроксимация уравнений регрессии (9, 10) средствами MATLAB 6.5 SP/7.0


Применение новой конструкции подвесок решетного стана позволяет увеличить полноту выделения проходовой фракции на 6…12 % в диапазоне удельной нагрузки от 0,6 до 1,6 кг/(ч·дм²) и на 8…30 % в интервале частоты колебаний от 250 до 500 мин^-1, что свидетельствует о целесообразности применения данной разработки и ее высокой эффективности.

В пятом разделе представлены результаты реализации исследований. Усовершенствованные подвески решетного стана внедрены в ОГУ «Задонский лесхоз», в Семилукский филиал ОГУ «Лесная охрана» Семилукское лесничество, в Учебно-опытный лесхоз ВГЛТА; результаты исследований используются в учебном процессе кафедры «Механизации лесного хозяйства и проектирования машин» ВГЛТА. Согласно расчетам показателей экономической эффективности использования конструкции подвесок решетного стана данное применение является экономически целесообразным, так как позволяет получить годовой экономический эффект в 32850 руб. (в ценах 2009 года) со сроком окупаемости в 0,32 года.


ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ


1. Выдвинута и подтверждена научная гипотеза о том, что для повышения эффективности работы плоскорешетного сепаратора и устранения недостатков необходимо применение технологического процесса, создающего периодическое подбрасывание семенного материала на полотне решета, совершающего возвратно-поступательное движение. Данный технологический процесс снижает забиваемость решета, повышает полноту выделения проходовой фракции и производительность.

2. Разработанные конструкции подвесок решетного стана, новизна которых защищена двумя патентами РФ на изобретение № 2363553, № 2372998 и двумя патентами РФ на полезную модель № 78445, № 84746, обеспечивают периодическое подбрасывание семенного материала на полотне решета, совершающего возвратно-поступательное движение.

3. Впервые в исследования процесса сортирования введены новые параметры – расстояние между упором и плоской пружиной s₁, расстояние между упором и решетным станом S₁, что позволило расширить и дополнить теоретическую базу для совершенствования и расчета процесса сортирования семян на плоских качающихся решетах.

4. Полученные аналитические зависимости для расчета кинематических параметров решетного стана и семенного материала впервые учитывают прямое влияние новых конструктивно-установочных параметров подвесок. Расчет средствами ЭВМ по разработанной компьютерной программе показал, что повышение расстояния между упором и решетным станом в 3 раза приводит к увеличению перемещения и скорости решетного стана в 2 раза; возрастание расстояния между упором и плоской пружиной в 6 раз увеличивает перемещение на 25 %, а скорость решетного стана повышается почти вдвое.

5. Выявлен эффект, состоящий в том, что с увеличением конструктивно-установочных параметров усовершенствованных подвесок наблюдается повышение производительности плоскорешетного сепаратора. Расчет по разработанной компьютерной программе это полностью подтверждает: при S₁ = 50 мм, s₁ = 1мм – производительность Q = 2,1 кг/ч; при S₁ = 150 мм, s₁ = 6мм – производительность Q = 7,8 кг/ч.

6. Экспериментальными испытаниями усовершенствованной конструкции подвесок решетного стана при сортировании семян сосны обыкновенной установлено, что в диапазоне удельных нагрузок от 0,6 до 1,6 кг/(ч·дм²) полнота выделения проходовой фракции возрастает на 6…12 %; в диапазоне частот колебаний от 250 мин^-1 до 500 мин^-1 – повышение на 8…30 %.

7. Компьютерной обработкой полученных математических моделей процесса сортирования хвойных семян установлено оптимальное сочетание параметров работы плоскорешетного сепаратора, при котором полнота выделения проходовой фракции будет достигать 98,8 %: частота колебаний решетного стан 400 мин^-1; расстояние между упором и подвеской 1 мм; расстояние между упором и решетным станом 150 мм; амплитуда колебаний решетного стана 12 мм; удельная нагрузка 0,7 кг/(ч·дм²).

8. Внедрение усовершенствованных подвесок решетного стана плоскорешетного сепаратора в ОГУ «Задонский лесхоз», в Семилукский филиал ОГУ «Лесная охрана» Семилукское лесничество, в Учебно-опытный лесхоз ВГЛТА способствовало повышению полноты выделения проходовой фракции на 6…10 % и увеличению производительности на 2…5 %. Годовой экономический эффект от применения разработанной конструкции подвесок решетного стана составляет 32850 руб. (в ценах 2009 года) со сроком окупаемости капитальных вложений 0,32 года. Для внедрения данной конструкции подвесок решетного стана необходимо изготовить опытную партию для широких производственных и ведомственных испытаний.


Материалы диссертации опубликованы в следующих работах:


Публикации в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ

1. Вахнина, Г. Н. Экспериментальные исследования сортирования лесных семян на решетном стане с новой конструкцией подвески [Текст] / Г. Н. Вахнина // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. – Красноярск, 2010. – Вып. 5. – С. 106-108. (личный вклад – 0,2 п. л.)

2. Свиридов, Л. Т. Кинематика движения семян в период взлета при подбрасывании на полотне решета [Текст] / Л. Т. Свиридов, Г. Н. Вахнина // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. – Красноярск, 2010. – Вып. 8. – С. 104-109. (личный вклад – 0,31 п. л.)


Патенты

3. Пат. на полезную модель № 78445 РФ, МПК В07В 1/46. Ступенчатая подвеска решетного стана семяочистительной машины [Текст] : В. С. Быков, Г. Н. Вахнина, В. В. Ткачев, Р. С. Ермолов; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. – № 2008118564/22; заявл. 12.05.2008; опубл. 27.11.2008, Бюл. № 33. – 3 с. (личный вклад – 0,12 п. л.)

4. Пат. на полезную модель № 84746 РФ, МПК В07В 1/46. Универсальная подвеска решетного стана семяочистительной машины [Текст] : В. С. Быков, Г. Н. Вахнина; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. – № 2009111821/22; заявл. 30.03.2009; опубл. 20.07.2009, Бюл. № 20. – 3 с. (личный вклад – 0,13 п. л.)

5. Пат. на изобретение № 2363553, МПК В07В 1/46. Подвеска решетного стана семеочистительной машины [Текст] : В. С. Быков, Л. Т. Свиридов, Г. Н. Вахнина, В. В. Ткачев, Р. С. Ермолов; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. – № 2008108874/03; заявл. 06.03.2008; опубл. 10.08.2009, Бюл. № 22. – 4 с. (личный вклад – 0,1 п. л.)

6. Пат. на изобретение № 2372998, МПК В07В 1/46. Многоуровневая подвеска решетного стана семеочистительной машины [Текст] : В. С. Быков, Л. Т. Свиридов, Г. Н. Вахнина, В. В. Ткачев, Р. С. Ермолов; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. – № 2008118942/03; заявл. 13.05.2008; опубл. 20.11.2009, Бюл. № 32. – 4 с. (личный вклад – 0,15 п. л.)


Статьи и материалы конференций

7. Быков, В. С. Исследование процесса забиваемости отверстий решет лесных семяочистительных машин частицами сортируемого материала [Текст] / В. С. Быков, В. В. Ткачев, Г. Н. Вахнина // Межвузовский сборник научных трудов «Перспективные технологии, транспортные средства и оборудование при производстве, эксплуатации, сервисе и ремонте». Выпуск 1. – Воронеж, 2006. – С. 124-127. (личный вклад – 0,09 п. л.)

8. Ткачев, В. В. Повышение эффективности процесса сортирования лесных семян на плоских качающихся решетах [Текст] / В. В. Ткачев, Г. Н. Вахнина // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления: сб. науч. тр. / ВГЛТА. – Воронеж, 2006. – Вып. 11. – С. 68-70. (личный вклад – 0,08 п. л.)

9. Быков, В. С. О конструкции подвески решетного стана семеочистительной машины [Текст] / В. С. Быков, Л. Т. Свиридов, Г. Н. Вахнина, В. В. Ткачев // Перспективные технологии, транспортные средства и оборудование при производстве, эксплуатации, сервисе и ремонте: сб. науч. тр. / ВГЛТА – Воронеж, 2008. – Вып. 3 – С. 71-73. (личный вклад – 0,11 п. л.)

10. Ткачев, В. В. Влияние толщины решета на деформацию забившейся в отверстие частицы [Текст] / В. В. Ткачев, Г. Н. Вахнина // Проектирование механизмов и машин: труды II Всерос. науч. конф. Воронеж: Воронежский ЦНТИ – филиал ФГУ «Объединение «Росинформресурс» Минпромэнерго России, 2008. – С. 102-106. (личный вклад – 0,15 п. л.)

11. Вахнина, Г. Н. Направления повышения качества сепарирования лесных семян на плоских решетах [Текст] / Г. Н. Вахнина // Ресурсосберегающие и экологически перспективные технологии и машины лесного комплекса [Текст] : Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 55-летию лесоинженерного факультета ВГЛТА, 17-19 сентября 2009 г. / под ред. проф. В. К. Курьянова; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2009. – С. 30-34. (личный вклад – 0,25 п. л.)

12. Быков, В. С. Многоуровневая подвеска решетного стана семяочистительной машины [Текст] / В. С. Быков, Г. Н. Вахнина, В. В. Ткачев // Научный вестник ВГЛТА. Вып. 2(7) / под ред. В. М. Бугакова; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2009. – С. 177-179. (личный вклад – 0,16 п. л.)

13. Вахнина, Г. Н. К вопросу совершенствования конструкций семеочистительной машины [Текст] / Г. Н. Вахнина, А. В. Болобина // Перспективные технологии, транспортные средства и оборудование при производстве, эксплуатации, сервисе и ремонте: межвуз. сб. науч. / ВГЛТА. – Воронеж, 2009. – Вып. 4. – С. 85-87. (личный вклад – 0,17 п. л.)

14. Вахнина, Г. Н. Результаты испытаний новых подвесок решетного стана плоскорешетного сепаратора для лесных семян [Текст] / Г. Н. Вахнина // Леса России в XXI веке: Материалы третьей международной научно-практической интернет-конференции. Апрель 2010 г. / под ред. авторов; Фед. агентство по образованию ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская лесотехническая академия им. С.М.Кирова». – Санкт-Петербург, 2010. – С. 240-243. (личный вклад – 0,25 п. л.)

15. Вахнина, Г. Н. Моделирование процесса сепарирования лесных семян с новой подвеской решетного стана с учетом влияния удельной нагрузки [Текст] / Г. Н. Вахнина // Материалы II Всероссийской научной конференции «Научное творчество XXI века» с международным участием / В мире научных открытий. – Красноярск, 2010. – Вып. 4(10). – Часть 4. – С. 24-26. (личный вклад – 0,2 п. л.)

16. Свиридов, Л. Т. Теоретические исследования движения рабочего органа плоскорешетного сепаратора с новой конструкцией подвесок решетного стана [Текст] / Л. Т. Свиридов, Г. Н. Вахнина; ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2010. – 24 с. – 5 ил. Библиогр. : 7 назв. Рус. Деп. в ВИНИТИ. 17.06.2010. № 372-В2010. (личный вклад – 1,13 п. л.)

17. Вахнина, Г. Н. Теоретические исследования законов движения семян в процессе сортирования [Текст] / Г. Н. Вахнина; ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2010. – 16 с. – 1 ил. Библиогр. : 5 назв. Рус. Деп. в ВИНИТИ. 23.06.2010. № 394-В2010. (личный вклад – 1,0 п. л.)

18. Vakhnina, G. N. Increase of efficiency of the technological proсess of the separator with flat sieve for coniferous seeds [Text] / Г. Н. Вахнина, Л. Т. Свиридов // Леса России в XXI веке: Материалы пятой международной научно-практической интернет-конференции. Октябрь 2010 г. / под ред. авторов; Фед. агентство по образованию ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская лесотехническая академия им. С.М.Кирова». – Санкт-Петербург, 2010. – С. 144-147. (личный вклад – 0,2 п. л.)

19. Вахнина, Г. Н. Исследование динамики новых подвесок решетного стана [Текст] / Г. Н. Вахнина, Л. Т. Свиридов // Леса России в XXI веке: Материалы пятой международной научно-практической интернет-конференции. Октябрь 2010 г. / под ред. авторов; Фед. агентство по образованию ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская лесотехническая академия им. С.М.Кирова». – Санкт-Петербург, 2010. – С. 147-151. (личный вклад – 0,25 п. л.)


Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, просим присылать по адресу: 394613, г. Воронеж,

ул. Тимирязева, 8, ВГЛТА, ученому секретарю.

Телефон: (8-4732)53-72-40, Факс (8-4732) 53-72-40.


Вахнина Галина Николаевна


ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ПРОЦЕССА СОРТИРОВАНИЯ СЕМЯН ХВОЙНЫХ ПОРОД

НА ПЛОСКОРЕШЕТНОМ СЕПАРАТОРЕ


Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук


Подписано в печать 14.02.2011 г. Формат 60х84/16. Бумага офсетная.

Объем – 1 Усл. п. л. Заказ № . Тираж 100 экз.

Типография Воронежского ЦНТИ,

394730, г. Воронеж, пр. Революции, 30.