автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Интенсификация процесса сепарации семян зерновых в зерноочистительных агрегатах

Московский Максим Николаевич

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ В ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТАХ

Специальность 05.20 01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2005

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Донской Государственный Технический Университет» (ДГТУ)

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Ермольев Юрий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Царев Юрий Александрович

кандидат технических наук, доцент Чистяков Игорь Дмитриевич

Ведущая организация: ОАО ГСКБ «ЗЕРНООЧИСТКА» г. Воронеж

Защита диссертации состоится » ^У 2005 г. в с о в

на заседании диссертационного совета Д.212.058.05 в Донском государственном техническом университете по адресу: 344010, г Ростов-на-Дону, пл. Гагарина 1, ДГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДГТУ

Автореферат разослан 2005 г.

Ученый секретарь ^ 1

диссертационного совета, , у

доктор технических наук, профессор Д Чистяков А.Д.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одной из трудоемких и важных операций для производства зерна является его послеуборочная первичная (до базисных кондиций продовольственного зерна) и семенная очистка.

Существующая тенденция развития поточных технологий очистки зерна семенного назначения исчерпала свои возможности и поставила необходимость создания новых технологий очистки, которые обеспечат рост эффективности сепарации зерновых материалов с заданными показателями качества и минимизации приведенных затрат на процесс очистки.

Важнейшей задачей, стоящей сегодня перед создателями конкурентоспособных зерноочистительных машин и агрегатов, является обоснование рациональных схем и технических средств для поточных технологий семенной очистки семян зерна, обеспечивающих высокие показатели назначения с минимальными приведенными затратами, что в дальнейшем обеспечит разработку и выпуск высокопроизводительной сельскохозяйственной техники для послеуборочной обработки зерновых культур. На современном этапе господствует тенденция эволюционного развития зерноочистительной техники, что неизбежно приводит к незначительному изменению по времени основных удельных показателей технического уровня зерноочистительных машин, а это свидетельствует, в основном, о высокой доли экстенсивного развития этих сельскохозяйственных машин.

В связи с этим, для создания нового поколения зерноочистительных машин и агрегатов с высокими технико-экономическими показателями назрела необходимость в решении проблемы повышения качественных показателей процессов сепарации зерновых материалов в режиме семенной очистки, в оптимизации рациональной совокупности частных операций и параметров сепараторов, определяющие последовательные или фракционные высокоэффективные схемы очистки, обеспечивающие выполнение заданных показателей назначения при минимизации суммарных приведенных затрат на очистку и получение качественного семенного материала.

Цель исследований: структурный синтез системы частных технологических операций и технических средств для интенсификации процесса сепарации семян зерновых в отделении поточной очистки семяочисти-тельного агрегата и выявления основных закономерностей его функционирования при получении семенного материала зерновых культур с заданными размерными характеристиками и минимизацией их дисперсий.

Объект исследования: поточные технологические линии семяо-чистительных агрегатов для послеуборочной обработки зерна в режиме семенной очистки, решетные сепараторы.

Предмет исследований: закономерности разделения семенного материала на фракции с заданным математическим ожиданием величин признака разделения, закономерности последовательной и фракционной схемы сепарации семян в агрегате.

Научная гипотеза: заключается в получении семенного материала зерновых культур и минимизацией их дисперсий, за счет структурного синтеза системы частных технологических операций отделении поточной очистки семяочистительного агрегата в режиме семенной очистки.

Научная новизна. Обоснован новый подход разделения семенного материала на фракции, с заданным математическим ожиданием величины признака разделения семян из сыпучего гeтepoгеннoгo вороха, с различными технологическими свойствами, в различных подсистемах технологических операций, определяющих структуры агрегатов интенсивно функционирующих в режиме семенной очистки зерновых.

Выявлены новые закономерности изменения технологических и экономических показателей функционирования различных семяочисти-тельных агрегатов семенной очистки зерновых при широкой вариации технологических свойств исходного зернового материала и их подач в агрегаты.

Практическая значимость и реализация. Выявлены и обоснованы рациональные технологии семенной очистки зерна в агрегате с получением выровненной по размерам фракции семян. Проведена структурная и параметрическая оптимизация отделения очистки семяочистительного агрегата работающего в режиме семенной очистки. На базе металлоконструкций агрегата ЗАВ-20 реализован рациональный aгpeгат ЗАВ 30/25/10 работающий в режиме семенной последовательной и фракционной очистки зерновых. Проведенные приемочные испытания (Протокол №27(1372)2004 РГМИС) подтвердили эффективность агрегата.

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательскою состава Донского Государственного Технического Университета 2000-2004 п.: на VI Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем г Ростов-на-Дону ДГТУ. 24-26.09.2001г.; на Всероссийской научно технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения И.И. Смирнова г. Ростов-на-Дону. ДГТУ. 16-17.09.20041.

Публикация результатов. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ. На защиту выносятся:

обоснование нового методологического подхода разделения семенного материала на фракции с заданным математическим ожиданием величины признака разделения;

моделирование процесса сепарации зернового материала на отдельных решетных сепараторах и их подсистемах; моделирование процесса сепарации зернового материала в отделениях очистки семяочистительных агрегатов;

структурная и параметрическая оптимизация отделения очистки семяочистительного агрегата;

функциональные испытания семяочистительных агрегатов в производственных условиях. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы из 82 наименований и 5 приложений. Работа изложена на 218 страницах, содержит 88 рисунков и 13 таблиц.

Содержание работы

Введение содержит обоснование актуальности темы, общую характеристику работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса цели и задачи исследований» приведены технологические свойства зернового вороха, анализ способов разделения и технологий очистки семян, теоретические основы разделения семян.

Исследования по выявлению закономерностей изменения урожайности от размерных характеристик семян высеваемой культуры показали, что применение в качестве семенного материала только крупного размера ничем не оправдано, в качестве семенного материала необходимо отбирать полноценные средние и крупные семена. Последующие эксперименты показали, что по доминирующему признаку - толщине - оптимальным размером обеспечивающим максимальную урожайность является размер в пределах от 2,5 мм до 2,8 мм.

При разработке технологической схемы семенной очистки зерна необходимо фракционирование зерна с усредненным размером 2,6 мм, с минимальной дисперсией, с минимальными приведенными затратами, для обеспечения более высокого качества семенного материала, при минимизации основных и вспомогательных операций. Анализ результатов много-

численных исследований показывает, что при дальнейшем совершенствовании технических средств для послеуборочной обработки семян должен быть изменен концептуальный подход В результате анализа научных работ В.П. Горячкина, М.И. Летошнева. К.И. Васильева, Е А. Непомнящего, М.Н. Богомолова, В.И. Анискина А.Н. Зюлина, Ю И Ермольева. А.И. Буркова, В.М. Дринчи, Н.И. Косилова, В.А. Кубышева, А.Н. Кремнева. В.Д. Олейникова, И П. Сычугова, А П Тарасенко, B.C. Быкова и других, определены пути обоснования системы рациональных частных технологических операций и технических средств для получения качественного выровненного по размерам семенного материала Сформулированы задачи исследований

обоснование нового подхода разделения семенного материала на фракции с заданным математическим ожиданием величины при энака разделения;

моделирование процесса сепарации зернового материала на отдельных решетных сепараторах и их подсистемах, моделирование процесса сепарации зерновою материала в отдече-ниях очистки семяочистительных aгpегатов.

структурная и парамефическая оптимизация отделения очистки семяочистительного aгрегатa;

функциональные испьпания семяочистительных агрегатов в производственных условиях.

Во второй главе «Профамма и методика проведения экспериментальных исследований» приведена программа экспериментальных исследований, описание экспериментальной установки, методика проведения экспериментальных исследований.

В третьей главе «Моделирование технологических операций выполняемых в решетных модулях зерноочистительных машин» дано обоснование нового методологического подхода разделения семенною материала на фракции с заданным математическим ожиданием их величины признака разделения. Числовые характеристики случайных величин признака разделения j-x компонентов после сепарации зависят от исходных (до сепарации) числовых характеристик этих величин, технологических свойств этих компонентов, подачи Q, способа Г„ подачи сыпучего материала на решётный модуль, функциональной схемы решетных моделей Кр (\). размеров и формы отверстий на решетах(их длина L и ширина В), кинематических параметров и ряда других факторов В общем виде математическое

ожидание Мн (b) и дисперсия О' Н(Ь) величины b признака разделения j-ro компонента сыпучею материала после сепарации на ярусе из 2-х и более

решёт, при возрастании рабочих размеров отверстий на последующих в ярусе решёгах. с рабочими размерами отверстий на одном (или последнем в группе решёт яруса) Ьк и последующем решете (или группе решёт в ярусе) Ьс можно представить в виде:

где Qg - функционал, определяющий полноту реализации технологического процесса в зависимости от К^Л') функциональных схем решётных модулей с вариантами X и функционалами Е^ , определяющими процесс

функционирования отдельного решётного сепаратора и й-го модуля; Р(Ь), - вероятность распределения случайной величины Ь, в 1-м классе значений признака Ь сепарации .¡-го компонента сыпучего материала, 1-12,23,..., (к-1)к ,...с(с+1).....(а-1)ё..., (п-1)п. (см. Рис 1)

Рис.1. Плотность распределения вероятностей случайной величины b j-ro компонента исходного сыпучего материала f(b), j-ro компонента прошедшего под решета с рабочим размером отверстий b|l-fn(b) и Ьс-сошедшего fjb) с решет с рабочим размером отверстий bc; F„ F^-вероятность прохода j-ro компонента иод решето с размером отверстий 1 bv. и схода j-ro компонента с решета с размером отверстий

Для этих условий функционал Q¿ определяет закономерность величины Р (Ь ,Ь,). (см. Рис.1) вероятность просеивания через реше-

ЬД/ '

то с рабочим размером отверстий bk j-го компонента с bj-ми размерами и

закономерности р (Ь ' Ь ) величин вероятности схода .1-го компонента с -ми размерами с решета рабочим размером отверстий.

Функционал Р £ . ^р ¡у ^ может быть определён для

различных длин Ьр решётных сепараторов с рабочим размером отверстий Ь|< (см. Рис.1) при известных закономерностях

£Ь^ Ь*р Gj ) просеивания .¡-го компонента с размерами

Ь, на длине Ьр этого решета Интегральные кривые определены

( ' -\

(3)

Функционал р (. Ь Ь ) (см Рис 1) определится также при

' IX)

известных закономерностях

(4)

где функционал определён.

Варьируя параметрами рабочих размеров Ь^ и Ьд , длиной Ьр решета и факторами, определяющими Ь^ и Ксх], можно изменять закономерности

[и Вероятность (Нахождения в проходе решета с размерами отверстий «С» ¡-ю компонента с размером Ь, в 1-ом классе определится по аналогии с вышеизложенным:

Величины

Р{Ь)

щ

позволяют определить и построить кривую

3 Н ( Ь ) определяющую вероятность нахождения во фракции, про-

шедшей через решета с размером Ьс отверстий .¡-го компонента с размером

<Ь; <ЬГ Д"ЯЬ/ > Ъ

(6)

I

Ресх, (Ьг,Ьс)х-РЕ ХЪ )2 =1 ->ПЬ)тг°-

сх~> СХ)

Величины площадей Рп и Рсх (см. Рис.1) определяют соответственно вероятность прихода ¡-го компонента под решето с размером Ь^ отверстий и вероятность схода ¡-го компонента с решета с размером Ь^ отверстий.

Изменение количества 1-х классов параметра Ь и величин вероятности Р (^(у ^ ^ ■ нахождение ¡-го компонента с размероЦ в проходной фракции сыпучей среды под решёта с размерами Ь^ и Ьс и вероятности нахождения в 1-м классе ¡-го компонента в сходе с решета с размером Ьс отверстий определят возможность оценки числовых характеристик случайных размерных величин компонента в этих 3-х фракциях.

Величина перераспределённой вероятности нахождения ¡-го ком-панента в П-ом классе фракции прошедшего под решето с размерами Ьс отверстий

Р(Ь)ип; = „ 11"-> : (7)

нщ

'Я/,;

I '

нахожде-

где ¡=23,..., (с-1)с, (см. Рис1).

Величина перераспределённой вероятности Р ^ ■ •

ния ¡-го компонента с размерами Ь, в ьм классе ¡-го компонента просеявшегося через решёта с максимальным размером отверстий

Найденные Р (^Ь^) определяют плотность распределения у" у случайной величины Ь .¡-го компонента, просе-

вероятностей

явшегося через решёта с максимальным рабочим размером Ьк отверстий, матожидание и дисперсию

(10)

(11)

Определены плотность распределения вероятностей / нп ( ^ ) случайной величины Ь ¡-го компонента в проходе через решето с рабочим размером отверстий величины их матожидания , дисперсию

и плотности вероятности , мат ожидание и дисперсию в

<тЛЬ)

)

сходовой фракции.

Такой подход позволит, для различных решётных модулей, управлять величинами аргументов, определяющих функционал ^ , управлять числовыми характеристиками признака деления сыпучей среды при сепарации, например, выделять зерновые фракции с заданной средней толщиной (шириной) семян и с минимальной их дисперсией. Проведена экспериментальная проверка полученных математических моделей при сепарации зерна пшеницы (М(Ь)=2,5мм. О-(Ъ) =0,71мм) на одноярусном фёхрешётном модуле, оснащённым решетами с продолговатыми отверстиями ( 1,7мм; 2,6мм; 3,0мм), при угле наклона решёт к горизонту

(X — 6 ° , направленности их колебаний р=0 и частоте колебаний 440 мин . Определены экспериментальные и расчётные величины плотностей вероятности распределения толщины Ь зерна пшеницы в проходе под первые 2-а последовательных решета (Ьк= 2,6мм) и под третье в ярусе решето ( =3,0мм).

Установлена с 95% доверительной вероятностью адекватность (Б- критерий Фишера) экспериментальных Гп(Ь)„ ^.(Ь), и расчётных 1нП(Ь)р кривых, описывающих плотность вероятности распределения случайных величин Ь (толщины зерна) в соответствующих зерновых фракциях. Выявлено отсутствие статистически значимых различий между оценочными и расчётными величинами матожиданий величины толщины зёрен прошедшие под первые два решета (Ьк = 2,6мм), п э =2.1мм.

и под 3-е решето яруса (Ьс=3,0мм), ^ ^^ =2,6мм,

М (Ь) =2,7мм. При этом дисперсии случайной величины Ь зерна,

прошедшего первое и второе решета яруса 0-Г((Ь)л)~О,42: 0„"((Ь)№)-О,2О; а для зерна, прошедшего 3-е решето в ярусе -

Экспериментальная проверка подтвердила возможность использования построенных математических моделей для количественной прогнозной оценки числовых характеристик случайных величин признака разделения компонентов сыпучих сред.

В четвертой главе «Оценка показателей функционирования сепараторов агрегата в режиме семенной очистки» была произведена оценка технологических характеристик очищенных зерновых фракций в зависимости от различных подач и условий разделения на решетном модуле исходного зернового материала на 3-й фракции: фуражные отходы, зерно продовольственного назначения, "крупные" выровненные по размерам семена -от подачи исходного материала. Исследованы трехрешетный одноярусный модуль и классический двухъярусный. Варьируя параметрами рабочих размеров отверстий решета фракционера (решето "I") 2,6мм, 0 4,0мм и подачей исходного материала (2-0,5; 0,81; 1,12; 1,43; 1,75 кг/(м с). Найдены (Рис 3-4) закономерности снижения чистоты, А,ю очищенной зерновой фракции, ее плотности (Р) от увеличения подачи исходного зернового материала. Установлено, что при подачах исходного зернового материала 0.8-1.12 кг/(м с) за один цикл очистки получено 90-92 % выровненной «крупной» фракции семян, соответствующим по чистоте первому и второму классу.

Анализ полученных результатов позволил, используя методику Лапласа, оценить вероятностную долю очищенного на решетном ярусе семенного материала с размерами (по толщине) 2.6-3.2 мм определяющими выровненный по размерам семенной материал, от величины подачи зерново-

Рис 2 Схема трехрешетного одноярусного модуля

Рис 3 Зависимость чистоты, А ,|0 очищенного зерна от величины подачи Q исходного зернового материала и параметров отверстия решета фракционера 10 4,0 мм, 2 ; 2,6 мм

Рис 4 Зависимость насыпной

плотности Р семенной фракции пшеницы от подачи Q зерна и параметров отверстий решета фракционера 1 0 4,0 мм, 2.1 2,6мм

го материала при фиксированном рабочем размере отверстий второго в ярусе решета фракционера Выявлено, что при размерах отверстий решета фракционера 4,0мм, 2,6мм и увеличении подачи зернового материала от 0 81 кг/(м*с) до 1 75 м/(м*с) вероятностная доля выхода качественных семян снижается от 99 8% до 68 7% Чистота Апо очищенного зерна стремится к стабилизации при достижении рабочих размеров продолговатых отверстий решета фракционера 2,6 мм, круглых отверстий 0 4,0 мм, как для одноярусного трехрешегного так и для классического двухъярусного решетных модулей Установлено, что с доверительной вероятностью 0 95, статистически значимы различия между величинами математическою ожидания М(Ь) толщины (как основного разделяющего признака) семян зерна выявлены при рабочих размерах продолговатых отверстий решета-фракционера более 2,4 мм

Определена технологическая возможность и основные качественные характеристики процесса разделения за один цикл очистки на решетных модулях семян исходного зерна на три зерновые фракции- фураж, семена (выровненная по размерам "крупная" фракция), мелкая зерновая фракция (продовольственное зерно)

В пятой главе «Структурный синтез отделения очистки зерноочистительного агрегата для семенной очистки зерновых» Многомерный системный анализ, проведенный в рамках решаемой проблемы, выявил (с учетом известных ограничений) основные пути роста эффективности семенной поточной очистки зерновых Критерием оптимальности оптимизируемых систем, при известных или прогнозируемых технико-экономических показателях их элементов (машины, рабочие органы ) и системы в целом могут быть критерий Бф эффективности реализации технологического процесса (параметрическая оптимизация) и приведенные затраты Зпр на очистку единицы массы зернового материала

Математическую модель процесса функционирования зерноочистительного агрегата (ЗОА), как замкнутой квазистатичной системы с различными Х„ -ми функциональными схемами, в общем виде, можно записать

ограничения на технологические показатели конечного продукта зерна семенного и продовольственного назначения (при фракционной схеме очи-

Здесь - вектор входных воздействий на рассматриваемую систему

= {д,аг1¥,Г,М „,сг;}

(14)

где Q - подача зернового материала в агрегат,

- содержание в

исхочном материале ¡-ых компонентов, их плотность и влажность математические ожидания и дисперсии размеров признаков

разделения ¡-ых компонентов - вектор управляющих факторов систе мы, обеспечивающих ее функционирование

где Вт, НП1 - ширина и глубина 1-го пневмосепаратора системы; Ув1 рабочая скорость воздушного потока в ьом пневмосепараторе; плотность вероятностей распределения подачи ^(В,,) зернового материала и воздушного потока ^(Вп) по ширине В„ пневмосепаратора; ПС1 - параметры скельператора (диаметр, длина, форма и размеры отверстий, кинематика .); Рсх (Р, ) - функциональные схемы решетных модул ^^р - параметры решет в решетных модулях (размеры решетных полотен, форма и рабочие размеры отверстий, эксплуатационная амплитуда колебаний...); плотности вероятности распределения зернового материала по решетным ярусам Гдх(Н) и по ширине решет ^(В) в решетных модулях зерноочистительных машин; Кд (х) - функциональные схемы агрегата

Здесь \К$ (х), (х)] - функционал, определяющий показатели технологического процесса в агрегате (полнота выделения ¡-ых компонентов, потери зерна, содержание в очищенном зерне других ¿-ых компонентов...),

для различных -ых его схем;

функционал, определяющий стоимость потерь, связанных с выходом зерна в отходы, доли выхода очищенного продовольственною зерна , при фракционной схеме работа агрегата, когда выделяется

фракция зерна продовольственного назначения, содержание в очищенном зерне сорных Ьсд(х) и зерновых Ьто(х) примесей в зависимости от реализации схемы агрегата, - функционал, определяющий изменение потребляемой агрегатом энергии Щх) и балансовой цены оборудования Ь^-(х) в зависимости от использования схемы агрегата С(х, г() - графовая модель функциональных схем агрегата, определяющая вариант х-ой схемы, минимизирующей Зп^ . Выходные

показатели системы определяются вектором , аргументы которого случайные в вероятностно-статистическом смысле величины

где - критерий эффективности реализации технологического процесса ЗОА; Е¡у^ - полнота выделения из зернового материала отделяемых ¡-ых

компонентов, - чистота очищенного зерна, содержание в очищенном зерне зерновых Ью и сорных Ьс примесей, потери 8} - зерна на ж

операции и общие - массовые выходы очищенного зерна,

фуражных отходов и отходов разных категорий; масса УщхчУюа ¡¡-ых и всех компонентов содержания в зерновом материале после реализации х1 -ой операции; масса ¡-ых и всех компонентов, выделенных из

зернового материала после реализации х1 -ой операции; содержание ¡-го компонента в массе очищаемого материала и в выделяемых фракци-

ях Ь^ ; полнота прохода Е^ ¡-го компонента в очищаемый зерновой

материал после выполнения х1 -ой операции;

Используя методы структурно-параметрического синтеза и многомерного анализа, с использованием графовой модели, определяющей систему взаимосвязей частных технологических операций, выявлена рациональная совокупность операций и рабочих элементов, формирующих рациональные структуры отделени _ семенной очисти _ агрегата при широкой вариации вектора входных & и управляющих воздействий Рациональная производительность которых составила соответственно 16.23 т/ч, 18.72т/ч; полнота выделения крупных сорных примесей 85.3 %, зерновых примесей 92.12 %, полнота выделения сора мелкого 92.05 %,

В шестой главе «Экспериментальная проверка функционирования зерноочистительных агрегатов» проведена экспериментальная опенка показателей функционирования семяочистительных агрегатов проводимая в совхозе «Жуковское» (Песчанокопский район, Ростовская область) на новом, обоснованном и разработанном агрегате ЗАВ-30/25/10 и агрегате ЗАВ-40 с центробежно-вибрационной машиной Р8-БЦСМ-5О-О1

Испытания проводились по ГОСТ 16504-81 в режимах семенной очистки (последовательной - сх №1, фракционной -сх.№2 и последовательной на базе агрегата ЗАВ-40-сх №3) зерна пшеницы, поступающей из бункера комбайна в период уборки прямым ком-байнированием Установлено, что производительность агрегата по последовательной технологической схеме очистки (схема №1). при обеспечении условий получения семян 1-го класса составила 3,2 кг/с (11,5 т/ч) при фракционной схеме (схема №2)-3 89 кг\с (14,05 т/ч), агрегата ЗАВ-40 с использованием центробежно - вибрационной машины Р8-БЦСМ-5О-О1

(схема №3) - 2,21 кг/с (7,92 т/ч) Прирост производительности агрегата работающего по схеме №2 по сравнению со схемой №1 на 20,4 %, по сравнению со схемой №3 - на 45,1% 3 89 кг\с (14,05 т/ч), агрегата ЗАВ-40 с использованием цетробежно - вибрационной машины Р8-БЦСМ-50-01 (схема №3) - 2,21 кг/с (7,92 т/ч)

Рис 5 Схема функциональная семяочистительного агрегата ЗАВ -30/25/10

Рис 6 Полнота выделения суммы сорных и зерновых примесей при очистке семян в различных зерноочистительных агрегатах

Прирост производительности агрегата, работающего по схеме №2 по сравнению со схемой №1 на 20,4 %, по сравнению со схемой №3 - на 45,1% Рост чистоты очищенных семян, а, следовательно, производительности агрегата, работающего по фракционной схеме №2 объясняется высоким качеством очистки зерна в машине ОЗС-50/25/10 при выборе рационального размера 2-го решета (решета фракционера) 2,6 мм, обеспечивающего эффективное выделение (проход через решето - фракционер) из зернового материала мелких сорных и зерновых примесей Проведена оценка основных экономических показателей работы отделений очистки зерноочистительных агрегатов ЗАВ-30/25/10, модернизированного ЗАВ-40 в режиме семенной очистки зерна пшеницы

о 00 1 00 2 оо ч оо 4 оо 5 00 6 оо

подача кг7с*м

—♦—схема ■ счемаХЗ С има X 1

Рис 7 Чистота зернового материала А„0 очищенного в семяочиститель-ных агрегатах в зависимости от его подачи в агрегат

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1 Выявлены закономерности оценки числовых характеристик размерных величин признака целения ¡-ых компонентов сыпучих материалов на решетном модуле найдена возможность управления числовыми характеристиками величин признака лечения сыпучей среды при сепарации для различных решетных модулях при различных величинах аргументов вектора входных воздействий

2 Экспериментальная проверка подтвердила возможность использования построенных математических моделей для количественной прогнозной оценки числовых характеристик случайных величин признака раз деления компонентов сыпучих сред рассматриваемого как случайную в

вероятностно-статическом смысле величину в различных фракциях выде ленных решетными модулями при сепарации

3 Установлена технологическая возможность и основные показатели процесса разделения исходного зернового материала за один цикл очистки на одноярусном трехрешетном модуле на 3 фракции фураж, мелкая зерновая фракция (продовольственное зерно), семена (выровненная по размерам "крупная" фракция), усгановлено что при подачах исходного зернового материала 0,8-1,12 кг/(м с) за один цикл очистки получено 90-92 % выровненной «крупной» фракции семян пшеницы соответствующим по чистоте первому и второму классу

4 Выявлено что при всех равных условиях процесса сепарации и одинаковых формах и размерах отверстий решета фракционера чистота семян зерна полученная на одноярусном трехрешетном модуле превышает чистоту семян полученных на классическом 2-х ярусном решетном модуле При равных условиях сепарации с рабочими размерами отверстий решет фракционеров 2 6 мм чистота семян очищенных одноярусным трехрешетным модулем 99,47%, а для двухъярусного соответственно 98,21% Увеличение рабочего размера продолговатых отверстий решета фракционера с 2 2мм до 2 8 мм позволяет повысить долю выделяемых вы ровненных по размерам семян с 35 3% до 99 8 %, при этом доля прохода зерна через решето фракционер возрастает с 4 2% до 23 7%

5 Используя методы структурно-параметрического синтеза и многомерного анализа, с использованием графовой модели, определяющей систему взаимосвязей частных технологических операций, выявлена рациональная совокупность операций и рабочих элементов, формирующих рациональные структуры отделений семенной очистки агрегата при широ

кои вариации вектора входных и управляющих воздействий В качестве критерия оптимальности оптимизируемых систем был использован критерий Еф характеризующий эффективность реализации технологического процесса (параметрическая оптимизация) и приведенные затраты Зпр на очистку единицы массы зерна, определяемые по показателям функционирования агрегата и нормативным экономическим показателям (структурная оптимизация)

6 Определенные и затабулированные параметры и технологические показатели позволили выбрать, с учетом широкой возможной адаптации отделений очистки агрегата к изменяющимся технологическим свойствами подачи зернового материала рациональные функциональные схемы отделений очистки зерноочистительного агрегата №1, №4, интенсифицирую-

щие процесс сепарации семян зерновых, рациональная производительность которых соответственно 16.23 т/ч, 18.72т/ч ; полнота выделения крупных сорных примесей 85 3 % и 99.1%, зерновых примесей 92.12 % и 95,7-96%, полнота выделения сора мелкого 92.05 % и 97,4-98%.

7. Обоснованна рациональная функциональная схема зерноочистительного агрегата для семенной очистки зерна работающего по фракционной схеме очистки со следующими экономическими показателями: суммарные эксплуатационные затраты на очистку 1т исходного очищенного зерна - 56.4 руб./т при рациональной производительности - 16.23 т/ч. энергоемкость процесса очистки - 9.87 кВг/(кг/с), прибыль от очистки 1т зернового материала 1436 руб./т, прибыль от очистки зернового материала за период агросрока (500часов)- 9843788,54 млн.руб., срок окупаемости затрат на изготовление агрегата - один агросрок.

8. Проведенные функциональные испытания, в уборочный сезон 2004 г. в Ростовской области (Протокол № 27(1372)2004 РГМИС), подтвердили эффективность новой фракционной схемы семя очистительного агрегата на строительной базе агрегата ЗАВ-20 для семенной очистки зерновых. Установлено, что агрегат устойчиво выполняет технологический процесс очистки семян пшеницы в заданных интервалах подач 5.2-19.4 т/ч, установлено, что в режиме семенной очистки зерна пшеницы по последовательной схеме (схема №1) при производительности агрегата в час основного времени 11,5 т/ч, полнота выделения примесей: сорных - 97,5%: зерновых - 97,4%;всех примесей - 97,3%. Выход полноценного зерна в отходы: сорные - 0,42%; зерновые - 0,802%; всего - 1.222%;чистота очищенного зерна - 99.5%. В режиме семенной очистки зерна пшеницы по фракционной схеме (схема №2) при производительности агрегата в час основного времени 14,05т/ч полнота выделения примесей, сорных - 97.0%; зерновых- 87.405%;всех примесей - 97.0%. Выход полноценного зерна в отходы -сорные- 0,33%: зерновые - 1,471%; всего - 1,801%; чистота очищенного зерна - 99,5%.

9. Определено, что рост прибыли за агросрок эксплуатации агрегата ЗАВ-30/25/10 фракционной схемы очистки по сравнению с последовательной 29,05 %, по сравнению с модернизированным агрегатом ЗАВ-40-на 54.62% При последовательной очистке семян в агрегате ЗАВ-30'25/10 рост прибыли по сравнению с модернизированным агрегатом ЗАВ-40 на 37,30%.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: 1 Крмольев Ю.И.. Московский М.Н.. Шелков М В Выделение выровнен-

ной по размерам семенной фракции зерна пшеницы на двуярусном трехрешетном модуле ДГТУ (Статья)//Ростов-на-Дону, 1998 - Деп В ВИНИТИ, №2653

2 Ермольев Ю И , Шелков М В , Московский М Н , Ковалев А А Повышение эффективности сепарации зерна риса в отделении очистки зерноочистительного агрегата/ДГТУ (Статья), Ростов-на-Дону, 1997 -Деп в ВИНИТИ 29 07 97 №2525

3 Ермольев Ю И Шелков М В Московский М Н Основные закономерности сепарации выровненной по размерам семенной фракции зерна на решегных модулях//Ростов н/Д, 1998-Деп в ВИНИТИ 6 03 98, №624898

4 Ермольев Ю И Шелков М В Московский М Н Моделирование размерных характеристик компонентов сыпучих материалов при их сепарации на решетных модулях // Ростов н/Д, 2000 -Деп в ВИНИТИ 10 04 00, №960-800

5 Ермольев Ю И , Шелков М В Московский М Н Моделирование процесса сепарации рисового зернового материала на одноярусном трех-решетном модуле//Ростов н/Д, 1998 -Деп в ВИНИТИ 17 06 98, №2647- В98

6 Ермольев Ю И Шелков М В Московский М Н Моделирование процесса сепарации сыпучих материалов в воздушно-решетной зерноочистительной машине с многоярусным решетными модулями

Труды 6-й международной научно-технической конференции по динамике технологических систем // Ростов н/Д Издательский центр ДГТУ 2001 -с 69-71

7 Ермольев Ю И Шелков М В Московский М Н Повышение эффективности сепарации зерна риса в отделении очистки зерноочистительного агрегата // Ростов н/Д, 1997 -Деп в ВИНИТИ29 07 97, № 2525

8 Московский М Н Новые технологии последовательной и фракционной очистки семян зерновых культур // Ростов-Н/Д 2004 Донской Государственный Технический Универси1ет Дсп в ВИНИТИ 21 04 04,№663-В -2004

9 Ермольев Ю И Шелков М В Гпазунов Г П Московский М Н Резервы повышения производства зерна на агропромышленных предприятиях // Теория и проектирование сельскохозяйственных машин и оборудования Материалы Всерос науч - техн конф , посвященной 100-летию со дня рождения И И Смирнова/ Под ред Г Н Дьяченко - Ростов н/Д Издательский центр ДГТУ, 2004 -208 с

ЛР №04779 от 18.05.01. В набор 01.05.05. В печать 02.05.05 Объем 1,1 усл.п.л., 10 уч.-изд.л. Офсет. Бумага тип №3. Формат 60x84/16. Заказ № 42 Тираж 100.

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344010, г.Ростов-на-Дону, пл.Гагарина,!.

051? -05.24

773

2 ? —s

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Пути повышения качества семенного материала

1.2 Современные технологии используемые для очистки семенного материала

1.3 Теоретические основы разделения зернового материала на фракции

1.4 Цель и задачи исследований

2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Программа экспериментальных исследований

2.2 Описание экспериментальной установки

2.3 Методика проведения экспериментальных исследований

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ В ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНЫХ МАШИН

3.1 Моделирование размерных характеристик компонентов сыпучих материалов при их сепарации на решетных модулях

3.2 Моделирование процесса сепарации пшеничного зернового материала на одноярусном трехрешетном модуле

Продовольственная безопасность страны в значительной мере определяется объемами собираемого зернового урожая, необходимого для формирования гарантированных фондов зернопродуктов для питания населения и обеспечения животноводства зернофуражом.

Концепция новой аграрной политики России направлена на увеличение производства зерна, как стратегического продукта, поставлена задача: в ближайшие годы увеличить валовые сборы зерна до 90.100 млн.т.

Неудовлетворительное состояние зернового хозяйства России объясняется низким технологическим и техническим уровнем всего цикла работ по производству зерна, ограниченностью материальных и финансовых возможностей производителей зерна и техники. Указанное привело к тому, что в настоящее время затраты энергии на производство центнера зерна в 4.5, а затраты труда в 10 раз больше, чем в США.

В обеспечении сохранности собираемого урожая зерна и его доведении до товарной продукции важнейшее место принадлежит отрасли механизации послеуборочной обработки и хранения зерна и семян. За последнее десятилетие эта отрасль работает недостаточно эффективно: почти в 1,3 раза сократились валовые сборы зерна, многократно уменьшилась обеспеченность хозяйств комплектными средствами механизации обработки зерна и семян, резко ухудшилось качество обработки зернового материала, возросли его потери на этапе послеуборочной обработки и хранения (до 10.20 % от валового сбора). Из-за финансовых трудностей хозяйства в недостаточном количестве приобретают новую технику, а промышленность, по причине отсутствия платежеспособного спроса ее недостаточно производит.

В то же время опыт передовых хозяйств показывает, что производство высококачественного зерна и особенно семян является довольно рентабельным - уровень рентабельности не ниже 40% . В ближайшие годы можно прогнозировать рост устойчивого спроса на новую технику для обработки и хранения зерна, что обусловливает необходимость своевременного проведения соответствующих НИОКР.

Увеличение валовых сборов зерна и уменьшение удельных затрат на его производство возможно лишь путем разработки и внедрения высоко эффективных технологий и технических средств мирового уровня на основе концептуальных положений развития зернопроизводящей отрасли в современных условиях.

Существующая тенденция развития поточных технологий очистки зерна семенного назначения исчерпала свои возможности и поставила необходимость новых технологий очистки, которые обеспечат рост качества сепарации зерновых материалов\/^аданными показателями качества и минимизации приведенных затрат в процессе очистки.

Одной из трудоемких и важных операций для производства зерна является его послеуборочная первичная (до базисных кондиций продовольственного зерна) и семенная очистка. Важнейшей задачей, стоящей сегодня перед создателями конкурентоспособных зерноочистительных машин и агрегатов, является обоснование рациональных схем и технических средств для поточных технологий семенной очистки семян зерна, обеспечивающих высокие показатели назначения с минимальными приведенными затратами, что в дальнейшем обеспечит разработку и выпуск высокопроизводительной сельскохозяйственной техники для послеуборочной обработки зерновых культур. На современном этапе господствует тенденция эволюционного развития зерноочистительной техники, что неизбежно приводит к незначительному изменению по времени основных удельных показателей технического уровня зерноочистительных машин, а это свидетельствует, в основном, о высокой доли экстенсивного развития этих сельскохозяйственных машин. Создание новой техники идет преимущественно по пути совершенствования традиционных принципов и усложнения базовых конструкций, увеличения их металлоемкости и энергонасыщенности, что не привело к существенному улучшению их технологической надежности и удельных показателей технического уровня. За этим последует возрастание парка этих машин, росту стоимости их основных фондов, а следовательно и росту приведенных затрат на очистку зерна и получения семенного материала, росту его себестоимости. Увеличение производительности зерноочистительных машин в значительной степени лимитируется габаритами сепараторов. Это объясняется тем, что существующие традиционные методы проектирования технологических процессов и технических средств (зерноочистительных машин и поточных линий) базируется на традиционной последовательности выполнения технологических операций и использовании существующих базовых сепараторов. Повышение послеуборочной очистки зерновых невозможно без осуществления прогрессивных технологий поточной очистки зерновых культур, создания зерноочистительных машин нового поколения с высокими технико-экономическими показателями.

В настоящее время недостаточно четко с количественных позиций выявлены и научно обоснованы основные направления интенсификации процессов сепарации зернового материала базовыми сепараторами, машинами и поточными технологическими линиями, недостаточно используются современные методы системного анализа и многомерного параметрического синтеза рациональной совокупности технологических операций в отделениях поточных технологических линий, обеспечивающих на проектных стадиях разработки высокоэффективных базовых сепараторов, зерноочистительных машин и отделений очистки агрегатов.

Известны новые направления по интенсификации процессов на базовых решетных полотнах в России и за рубежом по использованию специальных профилированных рабочих поверхностей решет, новые направления по интенсификации процессов пневмосепарации за счет рационального ввода зернового материала в пневмоканалы, известны попытки очистки зерновых материалов с использованием различных совокупностей частных технологических операций, формирующих последовательные и фракционные схемы очистки.

В связи с этим, для создания нового поколения зерноочистительных машин и агрегатов с высокими технико-экономическими показателями назрела необходимость в решении проблемы повышения качественных показателей процессов сепарации зерновых материалов в режиме семенной очистки, в оптимизации рациональной совокупности частных операций и параметров сепараторов, определяющие последовательные или фракционные высокоэффективные схемы очистки, обеспечивающие выполнение заданных показателей назначения при минимизации суммарных приведенных затрат на очистку и получение семенного материала.

Решение проблемы позволяет формализовать методы проектного решения задач создания и параметрического синтеза базовых сепараторов, унифицированных модульных рядов универсальных решетных модулей, воздушнорешетных зерноочистительных машин и их рациональных групп для последовательной и фракционной очистки зернового материала в зерноочистительных агрегатах, существенно повысить производительность и качество очистки, снизить потери семян зерновых культур и суммарные приведенные затраты на их очистку.

В процессе решения поставленных задач необходимо сформировать совокупность частных технологических операций отделений очистки агрегата для семенной очистки зерна при фракционной технологии.

Критерием оптимальности оптимизируемых систем, при известных или прогнозируемых технико-экономических показателях их элементов (машины, рабочие органы.) и системы в целом является приведенные затраты (Зпр) на очистку единицы массы зерна, определяемые по показателям функционирования агрегата и нормативным экономическим показателям (структурная оптимизация). Такой подход позволяет сформулировать целевую функцию - минимизация приведенных затрат на очистку зерна при обеспечении выделения из зерновых отходов «деловых» фракций (зерно, фуражные и др. отходы) с заданными технологическими ограничениями на их качество [31].

Целью работы является структурный синтез системы частных технологических операций и технических средств для их реализации в отделении поточной очистки семяочистительного агрегата и выявления основных закономерностей их функционирования при получении семенного материала зерновых культур с заданными размерными характеристиками и минимизацией их дисперсий.

Для реализации поставленной цели в работе решены задачи обоснования нового методологического подхода разделения семенного материала на фракции с заданным математическим ожиданием величины признака разделения:

- моделирование процесса сепарации зернового материала на отдельных решетных сепараторах и их подсистемах,

- моделирование процесса сепарации зернового материала в отделениях очистки семяочистительных агрегатов,

- структурная и параметрическая оптимизация отделения очистки семяочистительного агрегата работающего в режиме семенной очистки,

- функциональные испытания семяочистительных агрегатов в производственных условиях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Анализ результатов исследований в области разработки зерноочистительных агрегатов для семенной очистки зерновых выявил перспективность направления, определяющего создание универсальных машин с использованием многоярусных трехрешетных модулей. Анализ тенденций развития агрегатов для семенной очистки зерновых выявил эффективность использования рациональных совокупностей частных операций, определяющих последовательные или универсальные фракционные одно или 2-х цикловые схемы, реализуемые в отделении очистки зерноочистительных агрегата.

2. Выявлены новые закономерности оценки числовых характеристик случайных размерных величин признака деления j-ых компонентов сыпучих материалов на решетном модуле, найдена возможность управления числовыми характеристиками величин признака деления сыпучей среды при сепарации для различных решетных модулях, при различных величинах аргументов вектора входных воздействий.

3. Экспериментальная проверка подтвердила возможность использования построенных математических моделей для количественной прогнозной оценки числовых характеристик случайных величин признака разделения компонентов сыпучих сред, рассматриваемого, как случайную в вероятностно-статическом смысле величину, в различных фракциях, выделенных решётными модулями при сепарации.

4. Произведена оценка функционирования одноярусного трехрешетного модуля, при различной вариации аргументов вектора входных воздействий. Установлена технологическая возможность и основные показатели процесса разделения исходного зернового материала за один цикл очистки на одноярусном трехрешетном модуле на 3 фракции: фураж, мелкая зерновая фракция (продовольственное зерно), семена (выровненная по размерам "крупная" фракция), установлено, что при подачах исходного зернового материала 0,8-1,12 кг/(м-с) за один цикл очистки получено 90-92 % выровненной «крупной» фракции семян пшеницы, соответствующим по чистоте первому и второму классу.

5. Выявлено, что при всех равных условиях процесса сепарации и одинаковых формах и размерах отверстий решета-фракционера чистота семян зерна риса полученная на одноярусном трех решетном модуле превышает чистоту семян риса полученных на классическом 2-х ярусном решетном модуле. При равных условиях сепарации, с рабочими размерами отверстий решет фракционеров (2,6 мм, чистота семян, очищенных одноярусным трехрешетным модулем 99,47%, а для двухъярусного соответственно 98,21%, для этих условий сепарации содержание в очищенной семенной фракции сорных примесей соответственно 0,08% и 0,141%. Установлено существенное влияние рабочих размеров продолговатых отверстий решета фракционера на вероятностные доли качественного семенного материала очищаемого трехрешетным ярусом. Увеличение размера продолговатых отверстий решета фракционера с 2.2мм до 2.8 мм позволяет повысить долю выделяемых выровненных семян с 35.3% до 99.8 %, при этом доля прохода зерна через решето фракционер возрастает с 4.2% до 23.7%.

6. Установлена технологическая возможность и основные качественные характеристики процесса разделения за один цикл очистки на решетных модулях семян исходного зерна риса на 3 зерновые фракции- фураж, семена (выровненная по размерам "крупная" фракция), мелкая зерновая фракция (продовольственное зерно); определено рациональное соотношение между размерами зерна риса и рабочими размерами продолговатых и круглых отверстий решет фракционеров в рассмотренных решетных модулях, д ^ита ®зерна 2,6 2,8 q ^^ обеспечивающих качественное разделение зернового материала на задаваемые зерновые фракции.

7. Модернизирована математическая многомерная модель процесса сепарации системами квазистатичных частных технологических операций, формирующих различные структуры отделений очистки семяочистительного агрегата, позволяющая проводить многомерный анализ функционирования и параметрический синтез отделений очистки.

8. Используя методы структурно-параметрического синтеза и многомерного анализа, с использованием графовой модели, определяющей систему взаимосвязей частных технологических операций, выявлена рациональная совокупность операций и рабочих элементов, формирующих рациональные структуры отделений семенной очистки агрегата при широкой вариации векторов входных F и управляющих Л воздействий. В качестве критерия оптимальности оптимизируемых систем был использован критерий Еф, характеризующий эффективность реализации технологического процесса (параметрическая оптимизация) и приведенные затраты Зпр на очистку единицы массы зерна, определяемые по показателям функционирования агрегата и нормативным экономическим показателям (структурная оптимизация).

9. Определенные и затабулированные параметры и технологические показатели позволили выбрать, с учетом широкой возможной адаптации отделений очистки агрегата к изменяющимся технологическим свойствам и подачи зернового материала, рациональные функциональные схемы отделений очистки зерноочистительного агрегата: №1, №4, рациональная производительность которых соответственно 16.23 т/ч, 18.72т/ч ; полнота выделения крупных сорных примесей 85.3 % и 99,1%, зерновых примесей 92.12 % и 95,7-96%, полнота выделения сора мелкого 92.05 %> и 97,4-98%.

10. Обоснованна рациональная функциональная схема зерноочистительного агрегата (схема №1) для семенной очистки зерна работающего по фракционной схеме очистки со следующими экономическими показателями: суммарные эксплуатационные затраты на очистку 1т исходного очищенного зерна - 56.4 руб./т при рациональной производительности - 16,23 т/ч, энергоемкость процесса очистки - 9.87 кВт/(кг/с), прибыль от очистки 1т зернового материала -1436 руб./т, прибыль от очистки зернового материала за период агросрока

500часов)- 9843788,54 млн.руб., срок окупаемости затрат на изготовление агрегата - агросрок.

11. Проведенные функциональные испытания, в уборочный сезон 2004 г. в Ростовской области, подтвердили эффективность новой фракционной схемы семяочистительного агрегата на строительной базе агрегата ЗАВ-20 в колхозе «Жуковское», для семенной очистки зерновых. Установлено, что агрегат устойчиво выполняет технологический процесс очистки семян пшеницы в заданных интервалах подач 5.2-19.4 т/ч, установлено, что в режиме семенной очистки зерна пшеницы по последовательной схеме (схема №1) при производительности агрегата в час основного времени 10,4 т/ч, полнота выделения примесей: сорных - 97,5%; зерновых - 97,4%;всех примесей - 97,3%. Выход отделяемых фракций в отходы: сорные - 0,42%; зерновые - 0,802%; всего -1,222%;Чистота очищенного зерна - 99,5%.В режиме семенной очистки зерна пшеницы по фракционной схеме (схема №2) при производительности агрегата в час основного времени 14,05т/ч полнота выделения примесей: сорных -97,0%;зерновых- 87,405%;всех примесей - 97,0%. Выход полноценного зерна в отходы -сорных- 0,33%;зерновые - 1,471%;всего - 1,801%;чистота очищенного зерна - 99,5%.

12. Сравнительные испытания зерноочистительных агрегатов ЗАВ 30/25/10 и ЗАВ-40 с использованием центробежно-вибрационной машины Р8-БЦСМ-50-01 при очистке семян пшеницы показали, что при обеспечении заданных агро-показателей (чистота семян 99,5 %, выход зерна в фуражные отходы не более 3%) производительность агрегата 3AB-30/25/10 при функционировании по последовательной схеме (схема №1) (10,4 т/ч), по сравнению с последовательной схемой агрегата ЗАВ-40 (схема №3) (7,2 т/ч), выше на 44,4 %, а производительность агрегата ЗАВ-З 0/25/10 при фракционной схеме работы (14,05 т/ч)-выше на 95,1 %. Прирост производительности агрегата ЗАВ-З0/25/10, работающего по фракционной схеме выше чем при его работе по последовательной схеме на 35,1 %.

13. Анализ микроповреждений очищаемого зерна показал значительное увеличение микроповреждений различных фракций семенного материала (на 2829,5%) за счет микроповреждений возникающих в процессе взаимодействия семенного материала с рабочими и транспортными органами агрегатов. Установлено несущественная разница (в пределах 2-5%) показателей изменения микроповреждений конечного семенного материала при рассмотренных технологиях его очистки. Анализ энергии прорастания, всхожести семян зерна пшеницы при различных схемах очистки показал заметное увеличение энергии прироста семян очищенных по фракционной схеме по сравнению с последовательной схемой (на 3,5%). При этом всхожесть семян достаточно близка (разница в пределах 1%). Рост энергии прорастания семян очищенных по последовательной и фракционной схемах в агрегате 3AB-30/25/10, по сравнению с очищенными в агрегате ЗАВ-40, соответственно на 6,3 и на 9,8%. При этом разница по всхожести семян незначительна.

14. Выявлено, что при эксплуатации агрегатов за агросрок 500 ч., с принятым коэффициентом использования рабочего времени 0,7, расчетная прибыль от функционирования агрегата 3AB-30/25/10 по последовательной схеме 1,528 млн.руб., по фракционной схеме с увеличенной ценой семян 2,111 млн.руб., с общепринятой ценой 1,972 млн.руб. Для модернизированного агрегата ЗАВ-40 прибыль составит 0,958 млн.руб. Определено, что рост прибыли за 500 часов эксплуатации агрегата 3AB-30/25/10 по фракционной схеме по сравнению с последовательной схемой при одинаковой и завышенной ценой семян соответственно на 29,05 % и на 38,15%, по сравнению с модернизированным агрегатом ЗАВ-40-на 54,62%. При последовательной очистке семян в агрегате ЗАВ-30/25/10 рост прибыли по сравнению с модернизированным агрегатом ЗАВ-40 на 37,30%.

6.4 Заключение. рациональная функционадьнаЯ"схема реализована на строительной части серийного агрегата'ЗАВ^О в колхозе «Жуковское», Песчянокопского района Ростовской обласш-Н^юведены функциональные испытания семяочистительного агрегата в режиме одноцикловой очистки семян пшеницы (из бункера зернокомбайна) по последовательной, фракционной, технологиях очистки. Установлено, что агрегат устойчиво выполняет технологический процесс очистки семян пшеницы в заданных интервалах подач 5.2-19.4 т/ч. по результатам испытаний установлено, что в режиме семенной очистки зерна пшеницы по последовательной схеме (схема №1) при производительности агрегата в час основного времени 10,4 т/ч, полнота выделения примесей: сорных - 97,5%; зерновых - 97,4%; всех примесей - 97,3%. Выход полноценного зерна в отходы: сорные - 0,42%; зерновые - 0,802%; всего - 1,222%;

Чистота очищенного зерна - 99,5%.

Следовательно, для указанной производительности, технологическая эффективность агрегата выше заданных агротребований. В режиме семенной очистки зерна пшеницы по фракционной схеме (схема №2) при производительности агрегата в час основного времени 14,05т/ч полнота выделения примесей: сорных - 97,0%; зерновых- 87,405%»; всех примесей - 97,0%. Выход полноценного зерна в отходы сорные- 0,33%; зерновые - 1,471%; всего - 1,801%; чистота очищенного зерна - 99,5%, следовательно, для указанной производительности, технологическая эффективность агрегата выше заданных агротребований. сравнительные испытания зерноочистительных агрегатов ЗАВ 30/25/10 и ЗАВ-40 с использованием центробежно-вибрационной машины Р8-БЦСМ-50-01 при очистке семян пшеницы показали, что при обеспечении заданных агропоказателей (чистота семян 99,5 %, выход зерна в фуражные отходы не более 3%) производительность агрегата 3AB-30/25/10 при функционировании по последовательной схеме (схема №1) (10,4 т/ч), по сравнению с по следовательной схемой агрегата ЗАВ-40 (7,2 т/ч), выше на 44,4 %, а производительность агрегата 3AB-30/25/10 при фракционной схеме работы (14,05 т/ч)-выше на 95,1 %. Прирост производительности агрегата 3AB-30/25/10, работающего по фракционной схеме выше, чем при его работе по последовательной схеме на 35,1 %. анализ микроповреждений очищаемого зерна показал значительное увеличение микроповреждений различных фракций семенного материала (на 2829,5%) за счет микроповреждений возникающих в процессе взаимодействия семенного материала с рабочими и транспортными органами агрегатов. Установлено несущественная разница (в пределах 2-5%) показателей изменения микроповреждений конечного семенного материала при рассмотренных технологиях его очистки. Анализ энергии прорастания, всхожести семян зерна пшеницы при различных схемах очистки показал заметное увеличение энергии прироста семян очищенных по фракционной схеме по-сравнению с последовательной схемой (на 3,5%). При этом всхожесть семян достаточно близка (разница в пределах 1%). Рост^не^гщцфорастания семян очищенных по последовательной и фракционной схемах в агрегате 3AB-30/25/10, по сравнению с очищенными в агрегате ЗАВ-40, соответст

При этом разница по всхожести семян незначительна. выявлено, что при эксплуатации агрегатов за агросрок 500 ч., с принятым коэффициентом использования рабочего времени 0,7, расчетная прибыль от функционирования агрегата 3AB-30/25/10 по последовательной схеме 1,528 млн. руб., по фракционной схеме с увеличенной ценой семян 2,111 млн. руб., с общепринятой ценой 1,972 млн. руб. Для модернизированного агрегата ЗАВ-40 прибыль составит 0,958 млн. руб. Определено, что рост прибыли за 500 часов эксплуатации агрегата 3AB-30/25/10 по фракционной схеме по сравнению с последовательной схемой при одинаковой и завышенной ценой семян соответственно на 29,05 % и на 38,15%, по сравнению с модер низированным агрегатом ЗАВ-40-на 54,62%.При последовательной очистке семян в агрегате 3AB-30/25/10 рост прибыли по сравнению с модернизиро ванным агрегатом ЗАВ-40 на 37,30%.

1. А.С. 414003 (СССР). Решето для сортирования зерна./ Ермольев Ю.И.,

2. Алферов С.А., Колышев П.П.- Заявл.21.09.71.-Опубл. в Б.И., 1974, №5.

3. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.-2-е изд, перераб. и доп.-М.;Наука,1965.

4. Быков B.C. Интенсификация процесса плоскорешетной сепарации за счет высокочастотных вибраций. Совершенствование технологий и технологи ческих средств для механизации процессов в растениеводстве. Воронеж. 1994. -с.52-60.

5. Быков B.C. Повышение производительности плоских решет. Механизация и электрификация с.-х. 1991. - №1. - с.58-59.

6. Васильев К. И., Никольская В. С. Очистка и сортирование семян по разделам. М., Госиздат, 1956.

7. Василев С.А. Основные закономерности процесса сепарации семян по размерам// Тракторы и сельскохозяйственные машины № 4. 1958.с.37-42.

8. Василенко Л.И. Теория движения частицы по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин. Киев: УАСХН. 1960. - с.283.

9. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. - с.576.

10. Галкин В.Д Оценка эффективности работы семяочистительной линии. В кн. Совершенствование конструкции и эксплуатации сельскохозяйственной техники. Межвузовский сборник научных трудов. Пермь, 1985.-С133-135.

11. Галкин В.Д Условия работы поточных линий обработки влажного комбайнового вороха./Галкин В.Д., Басалагин С.Е., Соловьев В.П.// Материалы XXI науч.-тех.конф.Чел.ГАУ:-Челябинск:ЧГАУ,2002.-с34-35.

12. Галкин А.Д., Галкин В.Д., Гузаиров A.M. Методы и средства повышения эффективности послеуборочной обработки зерна и семян (для хозяйств Среднеуральского региона) Рекомендации./ Пермь: Пермский филиал ВНИИМ.2001.-84

13. Гладков Н.Г. Зерноочистительные машины. М.: Машгиз, 1961. - с.368.

14. Гладков Н.Г. Сепарирование семян по свойствам их поверхности, часть 1.

15. Фракционные сепараторы. М.: Машиностроение, 1959. -с.267.

16. Гортинский В.В. Послойное движение продуктов измельчения зерна присепарировании на плоских ситах. Труды ВНИИЗ. М.: 1963. -Вып.42.

17. Горячкин В.П. Собрание сочинений. Т.1. М.: Колос. 1965. - с.244-253.

18. Горячкин В.П. Собрание сочинений. Т.2. М.: Колос, 1965 - с.459.

19. Горячкин В.П. Собрание сочинений. Т.2. М.: Колос. 1965. - с.459.

20. Грабовец А.И. Повышение сборов зерна и селекция озимой пшеницы на продуктивность// Пути повышения урожайности сельскохозяйственных культур в Ростовской области (Сб.). Ростов-на-Дону:ДЗНИИСХ-1982.-С.63-72

21. Громов А.Г. Методы оценки работы сепарирующих органов. В кн.: Механизация и автоматизация уборки и послеуборочной обработки зерновых культур. Челябинск: ЧИМЭСХ, 1971, Вып. 52. -с. 12-19.

22. Дрогалин К.В., Жуганков Б.В., Карпов М.В. Очистка зерна от трудноот делимых примесей. М.: Колос, 1978. - с.221.

23. Ермольев Ю.И., Интенсификация технологических операций в воздушно-решетных зерноочистительных машинах. Ростов н/Д. ДГТУ.1998.

24. Ермольев Ю.И. Моделирование процесса сепарации сыпучих материалов на решетных станах// Межвузовский сборник "Проектирование рабочих органов почвообрабатывающей и зерноуборочной техники". Ростов-на-Дону, 1985.-с. 106-118.

25. Ермольев Ю.И. Определение основных параметров перемещения компонентов исходного зернового материала на решете и решетных станах сельскохозяйственных машин// Известия СКНЦ ВШ, серия Технические науки №4, 1981.-е. 10-14.

26. Ермольев Ю.И. Оценка влияния эффективности работы основных рабочих органов машины предварительной очистки зерна на техологические показатели работы зерноочистительного агрегата // Механика деформируемых тел. Ростов-на-Дону. - 1983. - с. 112-123.

27. Ермольев Ю.И. Оценка влияния эффективности работы основных сепараторов воздушнорешетной зерноочистительной машины на ее технологические показатели//- Известия СКНЦ ВШ, серия Технические науки №1. -1965. с.55-58.

28. Ермольев Ю. И. Основы научных исследований в сельскохозяйственноммашиностроении: Учеб. пособие. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2003.-е. 47-86.

29. Ермольев Ю.И. Проектирование рабочих органов сельскохозяйственных машин с элементами САПР; Учебное пособие: РИСХМ.- Ростов н/Дону, 1989.-е.15-116.

30. Ермольев Ю.И. Синтез функциональных схем технологических отделений зерноочистительных агрегатов// Межвузовский сборник «Проектирование рабочих органов почвообрабатывающей и зерноуборочной техники»: Ростов-на-Дону, 1986. с. 87-100.

31. Ермольев Ю.И., Асадулла Э. Моделирование процесса сепарации рисового зернового материала на двухъярусном решетном стане// Сборник статей РИСХМ «Комплексная механизация и автоматизация сельскохозяйственного производства» Ростов-на-Дону, 1985. с. 21-31.

32. Ермольев Ю.И., Московский М.Н., Шелков М.В. Выделение выровнен ной по размерам семенной фракции зерна пшеницы на двуярусном трехрешетном модуле ДГТУ (Статья)//Ростов-на-Дону, 1998. Деп. в ВИНИТИ, №2653.

33. Ермольев Ю.И., Шелков М.В. Современные технологии и технические средства для комплексной очистки зерна (Статья)// Доклады РАСХН-1998. -№3.

34. Ермольев Ю.И., Шелков М.В., Московский М.Н., Ковалев А.А. Повышение эффективности сепарации зерна риса в отделении очистки зерноочистительного агрегата/ДГТУ (Статья), Ростов-на-Дону, 1997. -Деп. в ВИНИТИ 29.07.97. №2525.

35. Ермольев Ю.И. Шелков М.В. Московский М.Н. Выделение выровненной по размерам семенной фракции зерна пшеницы на двуярусном трехрешет ном модуле // Ростов н/Д, 1997.-Деп. в ВИНИТИ 23.02.98, № 2653

36. Ермольев Ю.И. Шелков М.В. Московский М.Н. Основные закономерности сепарации выровненной по размерам семенной фракции зерна на решетных модулях // Ростов н/Д, 1998.-Деп. в ВИНИТИ 6.03. 98, №624-898

37. Ермольев Ю.И., Шелков М.В., Московский М.Н., Выделение выровненной по размерам семенной фракции зерна пшеницы на двухярусном трехрешетном модуле//Ростов н/Д, 1998.-Деп. в ВИНИТИ25.08.98, №2653-В98

38. Ермольев Ю.И. Шелков М.В. Московский М.Н. Моделирование размерных характеристик компонентов сыпучих материалов при их сепарации на решетных модулях // Ростов н/Д, 2000.-Деп. в ВИНИТИ 10.04.00, №960-800

39. Ермольев Ю.И., Шелков М.В., Московский М.Н. Моделирование процесса сепарации рисового зернового материала на одноярусном трехрешетном модуле// Ростов н/Д, 1998.-Деп. в ВИНИТИ 17.06.98, №2647-В98

40. Ермольев Ю.И. Шелков М.В. Московский М.Н. Повышение эффективности сепарации зерна риса в отделении очистки зерноочистительного агрегата // Ростов н/Д, 1997.-Деп. в ВИНИТИ29.07.97, № 2525

41. Ермольев Ю.И., Шелков М.В., Новиков В.Г., Ермольева. Оценка эффективности функционирования различных решетных модулей зерноочистительных машин. Депонир. в ЦНИИТЭИ Тракторсельхозмаш №1622-Тс95

42. Заика П.М. Определение осредненной траектории движения зерна по решету зерноочистительной машины. В кн.: Конструирование и технология производства сельскохозяйственных машин. Харьков, 1973, Вып. 3, с.70-74.

43. Капорулин К.Н., Киреев М.В., Галкин В.Д. Исследование условий функционирования зерносепарирующих решетных рабочих органов. НТБ,вып. 33./ ВАСХНИЛ, Сиб. отд-ние. Новосибирск. 1983 -С. 36-37.

44. Кацева Р.З, Методика оценки неравномерности процесса загрузки сепарирующих поверхностей/ Труды ЧИМЭСХ/ Челябинск: 1971. -Вып.52. с.85-90.

45. Кожуховский И.Е. Зерноочистительные машины. М.: Машиностроение.1965.-С.217.

46. Кожуховский И.Е. Расчет решет и решетных схем зерноочистительных машин// Механизация и электрификация социалистического сельского-хозяйства №4.-1956. с.26-31.

47. Летошнев М.Н. Сельскохозяйственные машины. М.-Л.: Сельхозиз дат, 1949.-С.856.

48. Литвинов И.А. Уравнение теории движения потока тел и их приложения. Тракторы и сельскохозяйственные машины №5. 1977. - с.25-27.

49. Мачихина Л.И. Гортинский В.В., Цыбулевский Ю.Г. Совершенствование технологии очистки зерна риса на хлебоприемных предприятиях. Мукомольно-элеваторная промышленность №11 1974. - с.29-30.

50. Мачихина Л.И., Гортинский В.В., Цыбулевский Ю.Г. Совершенствование технологий очистки зерна риса на хлебоприемных предприятий// Мукомольно-элеватерная промышленность №11 .-1974.-е.29-30.

51. Механизация процессов после уборочной обработки зерна в Новосибирской области: Рекомендации /РАСХМ. Сиб. отделение, СибИМЭ; Иванов Н.М., Синицин В.А., Клюк А.И. и д.р. Новосибирск 2002-128с.

52. Московский М.Н. Новые технологии последовательной и фракционной очистки семян зерновых культур // Ростов-Н/Д 2004 Донской Государственный Технический Университет Деп. в ВИНИТИ 21.04.04, 663-В.-2004

53. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. - 208 с.

54. Непомнящий Е.А. Кинетика сепарирования зерновых смесей. М.: Колос, 1980.-C.303.

55. Непомнящий Е.А. Применение теории случайных процессов к определению закономерностей сепарирования сыпучих сред. В кн.: Проблемы се парирования зерна и других сыпучих материалов. М.: ВНИИЗ, 1963, Вып. 42. с.47-56.

56. Олейников В.Д., Кузнецов З.В., Гозман Г.И. Агрегаты и комплексы для послеуборочной обработки зерна. М.: Колос, 1977. с.ПО.

57. Пузанков А.Г. Некоторые результаты вероятностного анализа изменения свойств зернового материала поступающего на обработку. В кн.: Доклады МИИСП, Т.П. М.: Наука, 1966, вып.1.

58. Сечкин ВС, Галкин А.Д., Галкин ВД Повышение эффективности подготовки семенного материала. /Механизация и электрификация сельского хозяйства, №6, 2003.-С. 9-10.

59. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В.Курс теории вероятностей и математической статистики. М.: Наука, 1965. - 511 с.

60. А. И. Стародубцева; Н. И. Паньшина «Практикум по хранению зерна» Москва «Колос» 1976 г. стр 14.

61. Строна И.Г., Убоженко., Значение крупности семян в семеноводстве. Ж.Селекция и семеноводство, 1971,с 48-51

62. Тарасенко А.П., Шередекин В.В., Мерчалов М.Э., Тарасенко Р.А. Фракционирование зернового вороха при послеуборочной обработке семян. Механизация и электрификация сельского хозяйства, №6, 2004, с.10-11

63. Терентьев Ю.В. Исследование технологии очистки семян по толщине: Автореф. дис. канд. техн. наук: Челябинск, 1968. с.20.

64. Терсков Г.Д. Обоснование закономерности процесса прохождения семян в отверстия решет и ячеек триеров. В кн.: Механизация к сельскохозяйст-енного производства. Челябинск,ЧИМЭСХ, 1969, Вып.36. -с.73-101.

65. Тиц Э. Л., Анискин В. И., Баснакьян Г. А., и др. Машины для послеуборочной поточной обработки семян. Теория и расчет машин, технология и автоматизация процессов. М., Машиностроение, 1967.- с. 31-116.

66. Тулькибаев М. А. Зависимость интенсивности просеивания частиц, сыпучего материала от скорости их перемещения и геометрических параметров. В кн.: Механизация сельскохозяйственного производства. Челябинск: ЧИМЭСХ, 1979. Вып.151. с.74-84.

67. Ульрих Н.Н. Методы изучения изменчивости физико-механических свойств составных смесей. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства№4. -1935.-е. 12-17.

68. Цициновский В.М. Исследование процесса калибрования семян: Автореф. дис. докт. техн. наук: М., 1965. -с.40. Цыциновский В.М. Теоретические основы разделения сыпучих смесей. В кн.: Интенсификация процесса просеивания. М.: Труды ВНИИЗ,1951, Вып.23.

69. Эйгер М.И. Выделение зерна из вороха на решетных сепараторах. В кн.: Вопросы механизации и электрификации сельскохозяйственного производства. М.: Сборник ВНИИМЭСХ, 1970, Вып. 13.

70. Ямпилов С.С. Компьютерная система технологического и технического обеспечения послеуборочной обработки зерна и подготовки семян. Вестник семеноводства в СНГ. 1998, №4, с.36-39.

71. Ямпилов С.С., Зюлин А.Н., Математическая модель просеивания зернового материала через блок решет. НТБ ВИМ, М., 1981, Вып. 47, с.24-28.