Технико-экономическая эффективность виброзерноочистительной машины с регулируемыми параметрами

Для качественного разделения семян сельхозкультур от трудноотделимых примесей и семян сорняков предпочтительны зарезонансные виброзерноочистительные машины (ВЗМ) с вибраторами инерционного типа с асинхронным двигателем (АД). Однако зарезонансным ВЗМ приходится постоянно преодолевать резонанс при пуске и остановке машины, сопровождающихся повышенными энергозатратами. С целью обеспечения качественной сепарации различных смесей семян на ВЗМ требуется плавно регулировать частоту и амплитуду колебаний рабочего органа ВЗМ по гиперболическому закону[1]. На базовом варианте ВЗМ частоту колебаний регулируют плавно клиноременным вариатором скорости, амплитуду колебаний - ступенчато за счет изменения массы неподвижных дебалансов. Однако клиноременной вариатор скорости не обеспечивает необходимую стабильность частоты колебаний, часто требуется их корректировка, замена изношенных ремней, что снижает производительность и, главное, кондицию семян и тем самым цену реализуемой продукции. На проектном варианте ВЗМ плавное регулирование частоты колебаний предлагается осуществлять полупроводниковым преобразователем частоты, который одновременно позволяет реализовать плавный пуск и при остановке производить рекомендуемое динамическое торможение серийного АД. Плавное регулирование амплитуды колебаний по гиперболическому закону осуществляется само- регулируемым инерционным вибратором за счет выдвижения второго подвижного противодеба-ланса, подпружиненного фасонной пружиной с нелинейной характеристикой жесткости.

Основная доля потребляемой мощности ВЗМ приходится на холостой режим работы машины без технологической нагрузки, которая при граничных скоростях регулирования вариатором скорости составляет для многорешетной ВЗМ [1] (65,3-100,7)% и в среднем для 4 типов ВЗМ соответственно (55,1-93,2) %. Причем, как показывают расчеты, преобладающая часть этой мощности идет на преодоление трения в подшипниках вибратора от центробежных сил дебалансов. В то же самое время выявлено, что немалая доля мощности при тех же скоростях (от 51 % до 31 %) теряется на вариаторе.

Установлено, что в переходных режимах пуска и торможения, в проектном варианте регулируемого асинхронного электропривода многорешетной ВЗМ (двигатель 2,2 кВт, преобразователь частоты 2,2 кВт, саморегулируемый вибратор) за счет плавного частотного пуска и динамического торможения со скорости 7з от резонансной по сравнению с базовым вариантом (двигатель 4,5 кВт, клиноременной вариатор скорости, вибратор с неподвижными дебалансами) прямой пуск и торможение противовключением с начального скольжения 8нач=2, за сезон работы экономия энергии составит 3,4 кВт ч на одну установку.

В установившемся режиме, принимая, что двигатели в базовом и проектном вариантах рабо-

Электромеханика

Распределение мощности по элементам асинхронного электропривода многорешетной ВЗМ, Вт

\ Потери Вариант \ 1 s | is is 3 J cd S X Q, 2 к 6 S Ph ® < g § g. 8 m a 2 о Ы 1« . co о S its c + S c & Ph g 5 s Я += p? i + 5 s m Базовый - 763 2092 1806 241 361 4661 Проектный 50 307 40 682 241 361 1079 Изменение (+;-) + 50 -456 -2052 -1224 0 0 -3582 тают в номинальном режиме, потребляемая мощность на колебательное движение рабочего органа Ркол составляет 10 % от мощности вибромашины в холостом режиме РВм и соответственно на полезную работу РПОл=15 % от Рвм. Данные мощности постоянны и соответственно равны РКОЛ=241 Вт, РПОЛ=361 Вт. Мощность потерь вибратора АРВм в базовом варианте составляет 70% от Рвм=1686 Вт, которая в проектном варианте за счет замены конических подшипников (ц=0,008) на сферические (ц=0,0015) только при 3-кратном уменьшении трения в подшипниках от центробежных сил дебалансов равны ДРвм=1686:3=562 Вт. Из таблицы следует, что суммарные потери в проектном варианте уменьшаются на 3582 Вт или в 4,3 раза.

Расчет экономической эффективности асинхронного электропривода многорешетной ВЗМ с регулируемыми параметрами проводился в соответствии с методикой экономической оценки средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства [3]. Экономический эффект от внедрения только за счет снижения энергетических затрат в установившихся режимах (мощность двигателя ниже не менее чем в 2,02,5 раза, потери мощности меньше в 4,3 раза), в переходных режимах (за сезон -3,4 кВтч) и тем самым снижения энергоемкости процесса в 1,94 раза, повышения производительности труда в 1,09 раз и увеличения объема сепарируемых семян составил более 78 тыс. руб. на одну установку

(в масштабе 2 районов Республики Башкортостан- 1177 тыс. руб.) при сроке окупаемости 0,263 года.

Выводы

• 1.    Основными энергонасыщенными узлами электропривода вибромашины являются вибрация рабочих органов в холостом режиме (трение подшипников вибратора за счет центробежных сил дебалансов) и клиноременной вариатор скорости.

• 2.    Использование частотно регулируемого асинхронного электропривода ВЗМ с саморегули-руемым вибратором позволяет уменьшить мощность электродвигателя в 2-2,5 раза, потери мощности в 4,3 раза.