849

где Р – потери семян в фуражные отходы %.

Для выхода семян элиты получено следующее уравнение регрессии:

V659,64 +1,8198 +14,3542 - 2,61274 n - 0,420686 2 0,482961

+0,0275578 n - 2,87244 2 - 0,000866597 n 0,00214353 n2

(4.13)

где V – выход семян элиты, соответствующих требованиям ГОСТ по чисто-

те, %.

Для определения части семян поступающих на рециркуляцию получено уравнение регрессии:

R-538,88 - 0,395488 0,188461 2,28772 n + 0,37005 2 0,485961

0,0247781 n 3,36373 2 0,0385969 n 0,00172209 n2

(4.14)

где R – часть семян, доочистка которых возможна при рециркуляции материала, %.

Графики критериев Стьюдента относительно табличного значения t=2,57, определяющие значимость коэффициентов регрессии для уравнений (4.4) – (4.5), представлены на рис. 4.14.

Из графиков на рисунке 4.14 следует, что некоторые коэффициенты регрессии оказались незначимыми.

Рис. 4.14. Значения t – критерия коэффициентов регрессии моделей:

а– полнота выделения низконатурных примесей; б – потери семян

вотходы

Для проверки полученных рациональных значений факторов, с помощью программы MathCAD 2001 модели (4.11 – 4.14) исследованы на условный экстремум при соблюдении ограничительных условий. Результаты решения приведены в виде матриц:

111

Минимальные потери наблюдаются при:

Для увеличения полноты выделения необходимо уменьшить угол скоса стенки.

Результаты исследований подтвердили предположение о возможности повышения производительности вибропневмосепаратора при увеличении амплитуды колебаний. Для исследуемого вибропневмосепаратора могут быть рекомендованы следующие рациональные параметры и режимы: настроечное значение подачи Q=1000 кг/ч, амплитуда колебаний А=0,015м, угол продольного наклона деки β=6…7º, угол установки борта деки α=22…26º, частота колебаний n=450…460 мин-1 при угле направленности колебаний ε=30º.

4.4.5 Результаты ведомственных испытаний вибропневмосепаратора

Ведомственные испытания вибропневмосепаратора проведены в учхозе «Липовая гора» Пермской ГСХА.

По результатам анализа проб были рассчитаны основные показатели агротехнической оценки работы машины при различной подаче материала. В качестве основных критериев агротехнической оценки приняли чистоту полученных фракций, содержание поштучно учитываемых семян сорняков и семян других культур, полноту выделения примесей. Опыты проводили на четырех различных подачах: 0,80; 1,00; 1,10; 1,20 т/ч.

Результаты агротехнической оценки работы машины при различной подаче материала, рассчитанные по результатам анализа взятых проб приведены в таблице 4.5.

112

4.4.6. Результаты производственной проверки технологической надежности рабочего процесса машины в составе семяочистительной линии

Условия и результаты производственной проверки семяочистительной линии при настроечном значении подачи 2500 кг/ч приведены в в таблице 4.6. По данным опытов построены графики (рис. 4.16).

Таблица 4.6

Условия и результаты производственной проверки семяочистительной линии

- в числителе указано среднее значение, в знаменателе – среднеквадратическое отклонение

114

ж

Рис. 4.16 – Показатели качества фракций (по номеру места отбора проб):

а – содержание примесей; б – содержание семян других растений;

в– содержание семян сорных растений; г – натурная масса семян;

д– масса 1000 семян; е – содержание дробленых зерен; ж – выход фракций

115

Средние значения объемных масс проходовой и сходовой фракции, полученных на решете с круглыми отверстиями воздушно-решетной машины составили, соответственно, 0,753 кг/дм3 и 0,749 кг/дм3. Проверку существенности отличий этих показателей проводили по t-критерию Стьюдента. По результатам проверки установлено, что с доверительной вероятностью β=0,95 полученные фракции отличаются по объемной массе.

Таким образом, на решете с круглыми отверстиями, диаметр которых больше ширины семян, при подаче предварительно расслоенного материала, одним из признаков разделения является плотность.

Предложенная семяочистительная линия позволяет, до подачи зернового материала на вибропневмосепаратор, выделить часть семян категории ЭС соответствующих требованиям стандарта по чистоте. Доля этой фракции составила 40,8% от материала подаваемого на очистку. Вибропневмосепаратор позволил выделить фракцию, которая по чистоте соответствует требованиям стандарта для оригинальных семян и ее доля составила более 29% от производительности линии.

Разработанная семяочистительная линия позволила выделить более 70% семян категории ЭС. Потери семян в фуражные отходы на вибропневмосепараторе составили 1,73%.

116

Глава 5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРОПНЕВМОСЕПАРАТОРА

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ 2,5 т/ч

5.1 Устройство и процесс работы вибропневмосепаратора

Вибропневмосепаратор (рис. 5.1) [16,41,42,43]состоит из рамы 2, колеблющейся рамки 13, деки 1, пневмосистемы с вентилятором 5, вибропривода с эксцентриками 6.

а

б

Рисунок 5.1. Схема вибропневмосепаратора:

а) – устройство: 1 – дека; 2 – рама; 3 – воздуховод; 4 – заслонка; 5 – вентилятор; 6 – эксцентрик; 7, 10 – шкив; 8 – ремень; 9 – шатун; 11 – электродвигатель; 12 – стойка; 13 – рамка; 14 – воздуховыравнивающая поверхность; 15 – механизм регулирования продольного угла наклона деки; 16 – приемники фракций; б) – технологическая схема деки, вид сверху: 17 – зона предварительного расслоения; 18 – зона транспортирования; 19 – стенка, установленная под углом к направлению колебаний; 20 – противоположная стенка.

Рамка 13 шарнирно закреплена на раме 2 с помощью металлических

117

стоек 12. Дека 1 крепится к рамке в четырех точках. Угол наклона деки регулируется с помощью механизма 15. Механизм регулировки угла наклона 15 деки представляет собой пластины с прямоугольным вырезом. В вырез пластины входит резьбовой стержень, приваренный к колеблющейся рамке. На стержень закручивается маховик с внутренней резьбой и прижимает пластину рамке. Пневмосистема выполнена в виде вентилятора 5 и воздуховода 3 закрепленного к деке снизу. Продольный угол регулируется в пределах от 0º до 10º. Дека представляет собой рамную конструкцию, выполненную из алюминиевого швеллера, на поверхности которой установлена рабочая поверхность (просечно-вытяжное решето с круглыми отверстиями и жалюзийными выступами, направленными параллельно колебаниям деки), стенок по периметру рабочей поверхности деки, 5 приемников конечных фракций. К нижней части деки 1 закреплено воздуховыравнивающее устройство, которое представляет собой решето, на поверхности которого установлены дополнительные решета различного живого сечения. Площадь рабочей поверхности деки составляет 0,27 м². Воздушный поток создается вентилятором 5. Скорость воздушного потока регулируется с помощью заслонки 4. Дека совершает прямолинейные колебания за счет эксцентрикового механизма, который соединен с помощью двух шатунов 12 с колеблющейся рамкой 13. Механизм вибропривода представляет собой вал с эксцентриками 6, которые через шариковые подшипники соединены с нижними головками шатунов. Вал получает вращение через клиноременную передачу от асинхронного электродвигателя переменного тока 11. Частота колебаний деки регулируется в пределах от 400 до 700 мин-1 при помощи частотного регулятора. Подача материала регулируется путем изменения размера выходного отверстия на днище бункера.

Технологический процесс сепарации семян в вибропневмоожиженном слое происходит следующим образом. Зерновая смесь из бункера поступает на деку 1 равномерным слоем. Под действием вибрации и наклонного воздушного потока материал перераспределяется по плотности и поступает на участок со стенкой 19, установленной под углом к направлению колебаний. В результате соприкосновения с ней в поперечном сечении слоя возникает наклон. Низконатурные примеси оказавшиеся, после расслоения, в верхней части слоя, скатываются к противоположной стенке 20 и двигаются вдоль неѐ. Таким образом, происходит распределение материала и примесей вдоль разгрузочной кромки деки 1. Расходная характеристика фракций при этом снижается от правого приемника к левому, а засоренность этих фракций низконатурными примесями увеличивается.

118

5.2Методика лабораторных и производственных исследований

иобработки опытных данных

Сцелью изучения влияния наклонного воздушного потока при различных удельных нагрузках на деку вибропневмосераратора на скорость движения материала по ее поверхности, проведены экспериментальные исследования.

При проведении экспериментов, замеряли время прохождения слоя семян, обладающих большей плотностью, и слоя с низконатурными компонентами. Затем, при известной длине траекторий движения различных компонентов, вычисляли скорости их движения.

Для определения времени движения компонентов по деке в движущийся слой семян одновременно вводили индикаторы, соответствующие свойствам компонентов смеси, и с помощью двух секундомеров определяли время, за которое индикаторы достигали разгрузочной кромки. Опыты проведены в трехкратной повторности. По изветному пути и времени расчитывали скорости движения семян основной культуры и низконатурных примесей в каждом опыте.

Для определения рациональных значений угла установки стенки деки

иоптимизации параметров и режимов разделения материала на вибропневмосепараторе при малых удельных нагрузках, был проведен трехфакторный трехуровневый эксперимент по плану Бокса-Бенкина [30]. Скорости воздушного потока устанавливали такой, при которой слой «кипел», но без образования «фонтанов». При их возникновении скорость воздушного потока снижали.Значения скоростей воздуха устанавливали в соответствии с результатами теоретических исследований и измеряли анемометром.

Материалом при проведении опытов служила искусственная зерно-

вая смесьв составе: основная культура – пшеница сорта «Иргина» кондиционной влажности со средним значением объемной массы 740 кг/м3; низко-

натурная примесь – членики редьки дикой со средним значением объемной массы 430 кг/м3; среднее значение засоренности члениками редьки дикой –

100 шт/кг.

В качестве факторов приняты: угол установки стенки деки, частота колебаний деки и продольный угол наклона деки.

Остальные регулируемые параметры в ходе опытов оставались неизменными и были установлены на следующих уровнях: поперечный угол наклона деки 0 градусов; амплитуда колебаний деки А = 0,015 м; угол направленности колебаний ε = 30 градусов; подача материала Q = 1000 кг/ч.

Задача выбора рационального режима работы вибропневмосепаратора при очистке семян от низконатурных примесей решена с использованием методики, разработанной в ВИМе д.с.-х.н. Н.Н. Ульрихом и к.т.н. Ю.А. Космовским [48].

Оценками разделения приняли полноту выделения члеников редьки

119

дикой, выход семян основной культуры, содержание семян, доочистка которых возможна при повторной обработке на вибропневмосепараторе и потери полноценных семян в отходы, полноту выделения члеников редьки дикой при 10% потерях семян основной культуры.

Расчѐт оценок коэффициентов регрессии математических моделей, оценка их значимости, проверка адекватности полученных моделей и построение двумерных сечений поверхностей откликов проведено с помощью программного приложения STATGRAPHICS 5.0 для Windows.

Анализ уравнений проведен путем исследования двумерных сечений поверхностей отклика, а рациональные значения факторов определены с использованием математического пакета MathCAD 14.

Для установления степени влияния факторов на оценочные показатели и определения их рациональных значений при работе ВПС на малых подачах был проведен трехфакторный трехуровневый эксперимент по плану Бокса-Бенкина. В качестве факторов при проведении эксперимента приняли: продольный угол наклона деки β (4º; 5,5º; 7º), величину подачи материала Q (800; 1000; 1200 кг/ч) и частоту колебаний деки n (440; 490; 540 мин-1). Остальные параметры не изменяли и фиксировали на следующих уровнях: амплитуда колебаний деки А = 0,015 м; угол установки стенки деки α = 24 градуса; угол направленности колебаний ε = 30 градусов. Рациональные параметры и оценочные показатели эффективности разделения зерновой смеси определяли по методике изложенной ранее.

Для определения технологических показателей процесса очистки семян при различных удельных нагрузках проведен эксперимент. В качестве факторов приняты: подача материала на рабочую поверхность ВПС в единицу времени, частота колебаний деки. Остальные регулируемые параметры в ходе опытов оставались неизменными и были установлены на следующих уровнях: амплитуда колебаний деки А = 0,015 м; угол установки стенки деки α = 24 градуса; угол направленности колебаний ε = 30 градусов. В качестве оценок приняты полнота выделения примесей меньшей плотности и потери полноценных семян в фуражные отходы.

Для определения оптимальных значений основных регулируемых параметров вибропневмосепаратора при настроечном значении подачи 2500 кг/ч реализован двухфакторный трехуровневый эксперимент. В качестве факторов приняты: частота колебаний деки, продольный угол наклона деки. Остальные регулируемые параметры в ходе опытов оставались неизменными и были установлены на следующих уровнях: амплитуда колебаний деки А = 0,015 м; угол установки стенки деки α = 24 градуса; угол направленности колебаний ε = 30 градусов.

120