автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров технологического процесса очистки и сортирования семян крестоцветных масличных культур на вибрационной семеочистительной машине

, . и-л\\ ДОЗ

\ ^

. ---------- --Харьковский циститу*-мяханияат»« к аяеэгтрификйтя»

.{л 1!рчопх

ЛППГП И'ЧТИК ииЫФПЫАПЬШ

УДО 631.362

ОБООЮВАКИЕ ПАРА?,ЕТР03 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ И СОРТИРОВАНИЯ СЕШ5Н КРЕСТОЦВЕТНЫХ МАСЛИЧНЫХ КУЛШР НА ВИБРАЦИОННОЙ таК0Ч11СП!ТЕЛТН0П МАШШГС

Смвчняхьнгсть 05.20.01 - &?ханизгц'.<д

С!ЛЬСЙОХОЯЯЙСТВе!ШОГО производств«

автор« ф е р » т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наул

-«¡.ьиоб - 1993

Работа выполнена в Харьковском институте механизации и электрификации сельского хозяйства

Научный руководитель: Заслуженный деятель »туки Украины, академик УААН, доктор технических наук,.профессор П. М. Заика

Официальная оппоненты: член-корреспондент УЛАН,

доктор технических наук, профессор Л.С.Кушшрев

кандидат технических наук, доцент А.В.Шняйло

Ведущая организация - Украинский научно-исследовательский

институт сельскохозяйственного машиностроения, Харьков

Защита состоится " ¿4 шока. 1993 г. в 10 час. на заседании специализированного совета К 120.38.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Харьковском институте механизации и электрификации сельского хозяйства по адресу: 310078, г. Харьков, 78, ул. Артема, 44.

Отзывы ча автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять ученому секретарю специализированного совета по адресу: 310078, г. Харьков, 78, ул. Артема, 44, ХИМЭСХ. С диссертацией макно ознакомиться в библиотеке ш.гтитута. Автореферат разослан " ^ " ЛО.9^ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета (ьЬлчи*:/^' Л.С.Ермолов

/I <!'

СРО'ДЯ хАвмстггасдал работы

Актуальность . Бояыяов значение з последние годн придается нврвщиаанио производства семян крестоцветных ыасяшяняс культур - ценкых источников получен;!* растительного иаола и белка.

Ватта условием получения шяоки* и устойчивых урожаев семян данных культур яшдеотся пссев пксокг качественными семенами в с потеке мероприятий по увеличения производства которых, наряду с сов-рйм^ктздл^ гри^нз!!!?, бояьзоо знй^гение' их

послеуборочнея обработка, в частности, очистке от сорняков и примесей и сортирование•

Для очистки и сортирования секта крестоцветных масличных культур з нестояще время в основной используют выпускаемые промышленностью сеиеочистительные ывшины с воздутно-рейетно-триерными рабочими органами, а также некоторые машины, относящиеся к категории специальных. Однако, практика показала, что традиционные способы и срецства обработки сеиян в ряде случаав не обеспечивает кр.длежа-щего качестча посевного материала, особенно при наличии й чру-дноотдеяимых семян сорных растений. !<!норократ1Шб пропуск: семян через раб^ие органы данных машин, практикуемые в хозяйствах, приводят к значительным потерям семян в отхода, увеличении травмиро-ванности и, как следствие, к снижения их качества.

Таким образом, вопросы изыскания а исследования нбвчх рабочих органов сеыеочистителышх мааин актуальны и имяпт важное» народнохозяйственное значение.

Тема данной роботе является составной часть» комплексной темы научных исследований ХИМЭСХ "Разработать технологии и средства сепарация труднораэдолишх семончих смесей и посева, обеспечивающие повншяние эффективности машин", которая включена в Г'осудярств-зннуп программу "Продовольсгвс-95".

Цаль работы. Повышенна объективности с г? па рации сеыян крзсто-цзетшх масличных культур путям обоснования параметров технологического процесса обработки их на вибрационной семесчистительной машине.

Объект исследований. Экспериментальная лабораторная установка, позволяющая получать с помощью трехзального дебалансного вибровозбудителя различные вида колебаний, (эллиптические, прямолинейные и кругсгчо) рабочего бргана с равномерным в допустимых пределах полем его амплитуд и экспериментальный образец аналогичной вибрационной семеочистйтельноП ыашикы. Семенные ютериаяы некоторых крестоцветных масличных культур (рапса озимого и ярового, горчицы белой и сараптсной), содораацио трудноотделикае на существуют • цих семеочкстительных малинах семена сорных растений.

Общая методика исследований. Конструкция вибрационной семе-очттительной машины с трехвальным дебалансныы вибровозбудителем обоснована катодом расчета ее основных параметров, Теоретические исследоЕгяш движет«.семян по рабочему органу машины проводились на основа методов исследования динамики твердого тела при различных видех колебаний рабочего органа. Рэшение соответствующих дифференциальных уравнения выполнено на ЭВМ. Оптимальные значения параметров (технологического процесса работы машины обоснованы методом многофаяторного зясперимантЬ с использованием методики оптимизация с ограничением нижнего значения скорости транспортировки семян. Экспериментальные данные обрабатывались с использованием методов математической статистики.Г

Научная новизна. Разработана математическая модель, описыва-"пцал плоскопораллельноо вибрационное перемещение семян с поперечный сечением в форме эллипса для эллиптического закона колебаний, частными случаями которого чвляютс.я прямолинейные и круговые ко-

лебания. Установлены физические-?'?фг'стИ">~сопро53^эп!7гг"^¿"игГенкс семян прч данных видах хояоо'ааиД.

Получены новые с.ря^т.'.'г. г,о некоторым физико-мехаи^чес.чии свойствам компонентой еемйндах материалов исслепуешу крвстоивзт-М9СЛНПКШГ культур. 'ОЗэскОВйН« бооможнссть их очисткь к сортирования т неп'зрфорир"занннх фракционных поверхностях вибрационных семесчкстительных машин,

йиольдооани процессы очистки и сортирован»: семян при прямолинейных и зк.шптических колебаниях рабочего органа и.прозедена сравнительная оценка полученных результатов.

Разработаны конструкция вибрационных семеочиститзльных манат, новизна которых защинена двумя авторскими свидетельствами на изобретения.

Практическая ценность. Произвояствекгпли испытаниями установлено, «то па вибрационной с е м е о ч и с т к т е я ь н о й машине за один пропуск можно поводить трудморззделиыый семенной материал крзстоцвет-нмх ьшслтопух культур до высоких посевных кондиций. При '7'го.ч 35 счет отбора в отходи травмированных, (цупшх и недоразвитых сеиян качественные показатели целевых фракций позыпавтся.

Реализация результатов исследований. ■ Вибрационная семеочис-тительная машина прошла производственные испытания в опытном хозяйства "Переыога" Ивйно-ФрянковскоЯ НИС крестоипеткых культур на очистке со;.'пн рапсв от трудноотделимнх. сеьшн некоторых сорных растений. Фактический экономический эффект от ее внедрения составил 34556,9 руб. (в ценах 1989 г.). . .

Апробация работы. Материалы диссертации доложены, обсуждены и получили положительную оценку: на научно-методических конференциях про^.ссорско-преподапятелчского состава Харьковского циститу-' тя механизации и электрификации сельского хозяйства ( ХШЭСХ,

Харьков, 1988-1993 года), на Всесоюзной научно-практической конференции "Механизация и автоматизация технологических процессов в агропромышленном комплексе" (г. Новосибирск, 1933 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Пути ноешения уровня эксплуатации и эксплуатационно!} технологичности ыаайя в »Лзвых условиях экономического развития агропромышленного комплекса" (г. Харьков, 1990 г.).

Щгбликация Результатов исследзваний. Па материалам диесерта-циогшой ребода опубликовано 5 научтк статей и получзко 2 авторских свидетельства на изобретения.

Структура и обшм работы. Диссертация состоит из введения, тести разделов, выводов, списка использованной литературы и приложений. Она изложена на 310 страницах, содержит 149 страниц маиякописного текста, 63 рисунка и 26 таблиц.

' СОДЕРЖАНИЕ РАБОЙ

Во введении обосиовена актуальность теш, приведена выноси-, мне на зещиту положения. .

В первом иаэдеяе дан анализ способов и сречств очистки и сортирования сеалн крестоцветных масличных культур. Установлено, что кспояьэуешэ традиционные средства очистки не обеспечивают в полной мере необходимого качества посевного материала. В связи с этим возникает необходимость в изыскании новых рабочих' органов семеочис-тительннх машин для ваделения трудноотделимых семян сорных растений. '

Исследованиями П.М.Заики, Г.Е.казнева, В.Я.Ильина, В.В.Баку-ма, А.В.Богомолова, В.А.Гудыма, Л.Г.Ймая и других авторов установлено, что многие тругноразделимые семенные материалы с.-х. культур эффективно разделяются на неперфорированных фрикционных

позерхиоотях вибрационных семеочистителыогх машин. Прсшчсс сепарация сеиешшх материалов на этих поверхностях "обусловлен различием а траекториях и скоростях движения их компонентов, отличегз-цлхся фрикционными, упругими свойствами и формой.

Дан обзор существующих конструкций вибрационных семеочисти-тельннх наяин с неперфорироэанныыи фрикционными поверхностями и отмечены их основные недостатки.

Проведен также обзор работ, связанных о вибрационным перемещением частиц по неппрфсркройанныы фрикционным поверхностям.

Приоритет в решении задач теории вибрационного перемещения принадлежит ученым: И.И.Блехману, Г.Ю.Дканелкдзе, П.И.Василенко, Р.Ф.Нагаеву, Э.Э.Лавенделу, П.М.Заике, Д,А,Плису, Г.Д.Терскозу и другим авторам. В большинстве их работ движение частиц обрабатываемого материала рассматривается как движение материальной точки с определенными упруго-фрикционными свойствами. Однако, в последнее время при изучении вибрационного движения семян сельскохозяйственных культур возникли иные подходы, связанные с учетом формы и разиеров семян. Это работы П.М.Заики, В.Я.Ильина, Ю.А.Маи чинского, А.В,Богомолова, С.Д.Бакеева, П.И.Юцицкого, Л.Г.Живя, Ю.И.Красоаицкого к других авторов.

Процесс зибросепарации в настоящее время в основном осуществляется при прямолинейных гармонических колебаниях рабочего органа, поэтому данный вид колебания исследован довольно полно. Однако, в работах А.О.Спиваковского, И.Ф.Гончаревича, Р.М.Мурцхвалад-зе, Э.А.Когана, В.И.Якубовича отмечается, что использование эллиптических колебаний в ряде вибротранспортируицих машин обеспечивает псвитаэний скорости транспортировки сыпучих материалов. Теоретически при ?»том рассматривались в основном задачи вибрационного движения слоя груза и плоской частицы. Исследования, посвящетшэ

виброперемещенкп чест;щ с учетом их формы при эллиптических колебаниях, носят лишь начальный поисковый характер.

В соответствии с целью исследований в работе поставлены следующие задачи:

- исследовать некоторый новые физико-механические и технологические свойства и форму трудноразделимых компонентов семенных материалов крестоцветных масличных культур (рапса и горчицы), прошедших очистку на сомеочистителышх машинах с воздушно-решетно-триарными рабочими органами и на доведенных до требуемых посевных кондиций;

- обосновать возможность разделения компонентов семенных материалов рапса и горчицы на фрикционной ^перфорированной колеб-

. лпцейся поверхности;

- .^работать конструкцию вибрационной семеочистительной машины с бибровозбудигелем, создающим эллиптические колебания рабочего органа й позволяющим легко изменять соотношение полуосей эллиптической траектории без нарушения при этом идентичности колебаний всех точек рабочего оргела, и произвести расчет основных параметров мгаина;

- изготовить экспериментальный образец вибрационной семеочистительной машина и провести экспериментальное определение его характеристик;

- скслериментялвпо исследовать влияние конструктивно-кинематических параметров вибрационной семеочистительной машины на качество технологического процесса очистки и сортирования семян и провести оптимизацию этих параметров для двух видов колебаний (прямолинейных и эллиптических) с тем, чтобы установить целесообразность введения эллиптических колебаний;

- исследовать зависимость подачи семенного материала от "fop-

____________мы я-расположения - «йагодня^" стзсрсти^пк-псг^го устройства мсюими

прк доух аидэх колебаний о ц*лы> получения ияг.сшадмк-й подачи;

- прздесгя -горттйчссянг исследования s цель» выяснения физических обитав, сапровозкакзк дзаяеикз cowasm при арямолваей • н«*г и ¡»яяэттячесяих водз&мшгх для олтгталыш? парлаетрзэ, найденных при •я'спарккентаяыт: исследованиях, прйнаа за огаову разработанную ранее математическую модель плоскопаряллядн.-пгл ^"т" r?w сеяла с поперечны* с«м»н<!<"ч в якдз эглппса и уоди|.»цироваа ее для случая эллиптических колебаний;

- исследовать на вибрационной сешочистительной машине процесс счистх» с одновременным сортированием семенных материалов рапса и горчицы, трудноразделяеиых на воздушно-решетно-триерных семеочиститеяьных маиинах;

- пропасти процзв--»дстзек!«з иепдаания экспериментального об-мбрационной сенеочистительной маеты на очистке и сортировании трудкоразделкмых семенных материалов крестоцветных масличных культур.

Во в?ог-ом разделе изучены фнзк:<о-механкческие овоЯстве сеыяи крестоцветных масличных культур (рапса ч горчицы) и их засорите-••юй, а тп::ке ферма семян.

Проверенные исследования показали, что наиболее эффективного разделения семян основной культуры н засорителей моано добиться из ряПочих органах вибрационных с.егмочиститеяььых машин, раз-делягагчх семена по предельному углу их подъема по наклонной не-перфорированной фрикционной поверхности, учитывающему комплекс Физико-механических свойств коинсненто'! смеси: упругость, фрикционные Свойстве и ферму. '

В третк.-м разделе обоснопяча конструкция иибрапиенной семе очистительно3 ¡'¡гоины, полволягацая использовать различные виды

колебаний рабочего органа (эллиптические, прямолинейные я круговые) без нарушения при этом идентичности колебаний различных его точек (рис, I). Для создания колебаний при такой компановке рабочего органа наиболее целесообразным оказалось использование трех-вального дебалансного вибровозбудителя. ,

Проведен расчет основных характеристик вибрационной семеочис-тительной машины, расчётная схема которой приведена на рис. 2. На схеме на каждом из валов виброгозбудителя закреплен дебаланс, центр массы которого размещен на одинаковом радиусе Р . Массы дебалансов боковых валов приняты одинаковыми, масса дебалан-са среднего вала не обязательно совпадает с массами дебалансов боковых валов. Дебалансы вращаются с одинаковой угловой скоростью (л) . Фазовые углы расположения дебалансов по отношению к расположению дебаланеа первого вала обозначены , рз .

В виброводбудителе, используемом на машине, принято:

рзя9-

В предполокеиие, что колебания в направлениях горизонтальной и вертикальной осей являются несвязанными, подучены следующие соотношения для определения амплитуд колебаний в направлении большой и малой полуосей эллипса:

/i> (г ■

Кс;;:тр:л'.ти;жая схем« вибрационной семесчнститольнсЯ уевюа*

1,2 - блоки сепариругаих поверхностей; J - Еибростолы; 4 - виЗрэвозбудители; 5 - стрнк!!?.; 6 - пртеиьт.;; 7 - привод вилроЕоэоу-.-телйЙ; В,? - механизм re-гу-лфоьки ..^сдольногс :: поперечного' уг-лоа наклон« г.впярирукцих пойэртюсте!?: 10 ~ питатели; П - Зункер; 1с - приетглы1

Расчетная зхема калины с зкСроБсзбуЕителеы, сообщащим сепагп-рузоцей поверхности

i

эллиптичэекие колебания

i

Рис. i

М - масса колоблпцойся часта машины; рх к /Э-, - частого с.-бот-венных колебаний в направлениях осей Хр , Уг ; - угол установки вибровозбудителя.

Взсчетныз зазксшости для определения аяяяитуд колебаний проверены экспериментальными исследованиями.

Плакированием эксперимента полнены регроссионные зависимости в виде полинома второго порядка для амплитуд колебаний в направлении малой п-л и большой полуосей эллиптической траектории и соотношения )? между ними от количества дпбаяаксоа заданного весе на валах вибровоэбудителя. Зависимости дам? возможность установить требуемые значения амплитуд подбором соотсетствугацвго количес5са дебалансов. При этом оказалось, что .•экспериментальные значения г«плитуд соответствуют результатам расчета.

Установлено таяке, что направление эллиптических колебаний (большой полуоси эллиптической траектории) соответствует направлению оси шрлендияулярной прямой, на которой располагаются оси вращения дебалансов.

Построены амплитудно-частотные характеристики кашина. В результате определен диапазон изменения амплитуд и частоты колебаний, при которых не наругаются характеристики прочности элементов кслеблгщейся чаети машины и возмогла ее эксплуатация без искажений в Емпяитудах колебаний рабочих поверхностей.

В чатвертом разделе рассмотрена вопросы, связанные с исследованием вибрационного движения семян как твердых тея с поперечным сечением в виде эллипса при эллиптических колебаниях рабочего органа. Проведена сравнительная оценка полученных характеристик движения с аналогичными при прямолинейных колебаниях. Исследованы также физические эффекты, имеющие Место при изменении соотношения между амплитудами колебаний от У = 0 к ]) »1.

Прй составлении уравнений двкженчя использована ort -

количества движения центра массы тела и кинетического момента относительно неподвижной (клерикальной) систеж координат.

' Двьягкие центра мяссы тэяа при безотрывном плосяоппраллелс-НОМ 6РС5 Ям зíerif;p{'(>p,!poваиной поверхности описывается

ургвмзмиями:

тт^'+тхр-тв^; rrirm +m6Ra+m6Ra -Fy, w

где tßffx, fpg.j - проекции заданного ускорения вибрации плоскости на оси. X , У , низменно связанные с колеблющейся плоскостью; в ,в - проекции угловой скорости и углового ускорения на ось 2 перпендикулярную плоскости ХОу; Ra , HqX • ^Ctf» ^сУ - проекции

координат центра массы тела а виде эллипса и их произведших на оси Х.4 , У' с начале;« а точке контактд тела с плоско F% , htj - проекции рагигоде^отзущзй внешних сил и реекияй свяли на оси X , У ; (71 - масса тела.

Уравнения (2) следует решать совместно с уравнением вращательного движения ^тела вида

3Á +mRexrm -mRcy(rßßyxcx) +

где - момент пнчиних сил и реакций сэяэи огноситггль-

н0 оси ¿ту , перпендикулярной плоскости xtojjjj ; йс - «ом-зн'г инерции относительно центра массы тола; J)¿ ,F¿ - рациус-зектор точки приложения внеано? еи.ты относительно начала систем координат и кнегсняя сим, приложенная к ¿-той течке тела;

О р

пс - модуль 8сктст;а Ас

Тел« в пропетс двитимя имеет дни степени свободы, которые

опредекяютсн координатами скоаьзалия Хсх и врицегнш 3 . Поэтому для описания его двизеши использовалось первое ;;з уравнений (2) и уразнение (3). Второе уравнение (2) использоьако для определения реакции плоскости N . При безотрывном рояийз движения N> 0.

В случае качения без скольжения тело имеет одну степень свободы (его положение определяется координатой 6 ). Изнгнг.чкэ эиа-чений координаты О можно найти, реииэ уравнение (3) при лщ = 0. Условие, при котором иыовт место качение без скольжения,получено из пзрвого уравнения (2), в котором лс,? = 0. Качение без скольжения будет süísTb место в случае, если сумма проекций сил, цействуп-щих на тело в направлении оси Л , на будет превышать силы' трения.

Проеяцчл ускорения вибрации с учетом того, что колебания поверхности явгшются эллиптическими, кмевт вид

гт =-.VB cosSj; sinBf, <4>

где - ксдуль ускорения вибрации, равный

sin'wt+Al co$*ü)t';

SÍnBít CúSCj - нзправлягщне косинусы возбуждающей силы на оси § , 2. (оси § , В параллельны осям Л , У ), равные

sínS - о) (Алsüjw¿sifíc-A^cmwtwsS) .

Щ

cosSj= <*f(AMSincútcas£ +A*imtútsin£).

í - угол направленности колебаний (направления большей полуоси эллиптической траектории).

Полученные зависимости пля эллиптических колебаний при

Ар.А».А и Ар.А , Afi*

О превращайся соответственно в выражения для определения характеристик круговых и прпмолинпй-ных колебаний,

При движении теля с отрывом от колеблющейся поверхности

уравнеиия двихснчя ряя случая эллиптических колебаний имеп? с:ж-'пуяпиЧ вид:

,xco= gsmd< uecos£f; Oca --Qcosd* Ц) sin ¿f;

;усв--о. . . (5)

/¡ги .тропhjhvíhh я'Ы'.хлсчий с целью идентификация расчетных и пкеппр'/м^нтэльныу. результатов были определены коэффициенты моле ли R . A (KoaWimwwTM восстановления скорестк я ifitcsstnsoro гр:: ударе) на оссосашм минимизации oy*»¿t квадратов отклонений расчэтных и эксперимеитальтмх значений скоростей транспортировки семян по данным о статистически достаточном количеств экспериментально измеренных характеристик и расчетных данных со статистически достаточным числом измэкярмых комбинаций начальных условий (угла поворота тела и фазового угла колябзкий).

В теоретически* иссдряовяниях г;рег,стаялял интерес выяснить Физические ."»М-окты, сопроесжчаицмо прсцчсс пвияения тела при эллиптических V, г!рщ^л«:иейчнх колебаниях, тяк как в результате »к-стриуентяльных яееяедовадий при эллиптических колебаниях лолуче-i'!t нисколько лучшие показатели очистки семян рапса по сравнеиип е прямолинейными. Экспериментально било так?е установлено, что в отличие о? прямолинейных при эллиптических колебаниях на процесс сепарации влияет изменение направления вращения вала дебалансов, •тэтему прелстаплял интерес теоретическое объяснение и этого of-4.011т».

Р качестве исходных данных для исследований приняты наборы оптимальных параметров для эллиптических и прямолинейных колебаний Рачморч поду.^сй |;о<«?реччого сечения (эллипса) семени рапса составили: Q 1,15? им, <3 «1,02 им.

Расчет проирппдилак на ЭВМ. Некоторые из получв*'нкх реяуль-

татов приведены на рис. Э и рис. 4.

Во всех случаях тело движется вниз по плоскости (рис. 3).

В случае положительного обхода траектории эллиптических колебаний (положительным считалось направление, когда обеганиз верхней части траектории происходит в сторону нижнего обрзза плоскости) скорости движения При эллиптических и прямолинейных, колебаний отличаются не существенно. Однако, физические эффекты, сопровождающие при этом движение семян, имеют отличия.

Для прямолинейных колебаний тело скатывается вниз за счет довольно высокой частоты вращения (рио. 4), хотя в процессе отрывов тела от плоскости, движение центра массы направлено вверх плоскости, Определяющим в процессе движения тела при эллиптических колебаниях является отрывный режим. В связи с резким уменьшением угловой скорости вращения тела (рис. 4) качение тела практически отсутствует.

При изменении направления вращения вала дебалансов характеристики процесса движения при прямолинейных колебаниях практически не изменяются. (Ири эллиптических колебаниях при этом резко увеличивается средняя скорость движения тела (рис. 3). Наряду с отрывами резко возрастает доля качения тела из-за увеличения угловой скорости его вращения.

Таким образом, в результате анализа результатов установлено, что при определенном направлении обегания эллиптической траектории (в данном случае в положительную сторону) возможно резкое торможенио вращения тела.'

Имлацовалось также влияние изменения соотношения полуосей траекторий эллиптических колебаний на характеристики процесса дви-еония тела, гдь в качестве исходных данных приняты оптимальные гтраиетгы ;ь1-;,-]тических колебаний.

Зависимость средней скорости движения тела в эдяз эллипса от времени пребывания его на сепарирующей поэерг.коста

Хс

мм/с О -20

'40

-60

-30 -ЮО

к / г 3 4 (с

-ТП V \

\ \ у.

«»•НО

1 - эллиптические колебания;

2 - прямолинейные колебания;

-при (л) со знаком " +• ";

- - - при СО со знаком " ~

Изменение средних значен,;;» угловой скорости вращения тола и веде эллипса з процессе движения его но зепарирукце4 поверхности

1 - эллиптические колебания;

2 - прямолинейные колебания;

-при'&> со знаком " * ";

- - - при Ы со знаком " ~ "

Ыиниыальные значения скорости движения и угловой скорости вращени,; тела получеки при эллиптических колебаниях, соответствующих оптимальным параметрам ( J? »0,44). При соотношении полуосей, приближающихся к = 0 (прямолинейным колебаниям), тело скатывается вниз плоскости за счет высоких угловых скоростей вращения. При соотношениях, приближающихся к =1 (круговым колебаниям), скорости движения существенно увеличиваются как аа счет увеличения высоты подбрасываний, так и за счет увеличения значений угловой скорости вращения. Наиболее существенным'обстоятельством в проведенном исследований следует считать, по-видимому, наличие некоторого соотношения между полуосями траектория, при котором возможно снижение угловой скорости вращения тела.

В пятом разделе приведено обоснование кинематических параметров работы вибрационной семеочистительноЯ машины на очистке семян рапса от горошка волосистого при прямолинейных и эллиптических колебаниях с целью установления целесообразности введения эллиптических колебаний.

Качественная оценка эффективности сепарации позволила определить факторы, влияющие на процесс. В качестве критерия оптимизации очистки семенного материала принят процентный выход конди-циондах семян, соответствующих первому классу. В качестве функции ограничения выбрана скорость транспортировки семян. В процессе исследований попутно определялся критерий качества сортирования (среднее квацратическое отклонение распределения массы семян по приемникам). При проведении экспериментов использочался ротэта-.елышс план Еокса второго порядка. В результате обработки экс-перим^пталышх данных tía ЭВМ получе|и соответстпующие уравнения репрессии для каждого из критериев.

n.'i-.ч^ проведении оптимизации получены зависимости ипмене^'ия

выхода кондиционных семян от ограничивающих значений скорости транспортировки (рис. 5). Они свидетельствуют о возможности пси одном и том же качестве очистки семян при эллиптических колебаниях допустить большущ скорость транспортировки, а следовательно, и большую пгмтачу, или при опной и той же скорости получить более высокое качество очистки. На основании анализа полученных зависимостей, а также принимая во внимание результат!» экспериментов (скорости транспортировки и соответствующий им выход кондиционных семян), в качестве оптимальных выбрана параметры, соответствующие скорости транспортировки 3,8 см/с. Они имеют следующие значения: о£ = 4°41', {} = 1°2о', А » 0,98 мм, (О = 175 рад/с, б = 23°5б' - для прямолинейных и сС <= 6°, р = 1°, Ар = 0,98мм, р = 0,44, СО = 164 рад/а £ = 23°Ю' - для эллиптических колебаний, Выход семенного материала репса первого класса при данных параметрах составил соответственно 93,45 и 94,58 %.

Экспериментальные исследования зависимости качества счистки зт подачи (ряс. б) подтвердили правильность набора параметров и сказали предпочтительность использования для их нахождения мз-гепики с ограничением скорости транспортировки, тек как внсскоз ячество при найденных таким образом параметрах удерживается в юлес пироком диапазоне изменения подачи. При этом приемлемое качение подачи для прямолинейных колебаний составляет не более

кг/ч при выходе кондиционных сомян,. равном 91,5 %. При эллип-ических колебаниях аналогичное кячество семян возможно получить ри подаче 5,25 кг/ч.

Найдена также форма отверстий питающего устройства и их рас-оложение, обеспечивающие максимальную подачу семенного материвлп.

В результате поиска па ЭВМ максимума критерия сортирования зтяновлрно, что область оптимальных параметров работы машины,

Изменение качества очистки при ограничении нижнего значения Прорости транспортировки

2 - прямолинейные колебания

Рис. 5

Зависимость качества очистки от подачи

551 30

6Ь

ю

75

70----------------

У 2 5 4 5 6 О/т

- эллиптические колебания;

--- прямолинейные колебания;

1,2 - Кривые, полученные при наборе оптимальных параметров, найденных соответственно без ограничения Щ>. и с ограничением нижнего значения \Лр,~ 3,8 см/с

Рис. б

обеспечиваших максима льнув зМстстквиость сорт'.тоования семян, находится зч пределами области оптимальннт■ параметров процесс: ;"■::)(: тки.

В местом разделе приведены результата лаборатории* и производственных <>:спитаний вибрационной семеочистительной мзчины на очистке сортировании семенных материалов крестоцветных масличных культур (рапса и горчи»: >, прогзедяих обработку на воэдуано-рехетно-триерньнс машинах, но не доведенных до посевных кондиций.

показали, чт« гпЗрадаонной оемчочиспггеяьной ыацялз ия семян рапса выделяются семена горошка волосистого и пи-кулькика, из семян горчицы - писульнияа и гречкахи вьюнковой. При этом установлено, что процесс очистки семга сопровождается и их сортированием. В отходы выделяются травмированные, биологически менее полноценные семена - с пониженными всхожестью, энергией прорастания и массой 1000 семян.

Фактический -экономический эффект от яиздреиия кшмюя! составил ?И55С>,9 руб. (в ценах 1989 г.).

С прилочении приведены донные о физихо-?:еханич«ских свойот-ейх семян и результаты исследования их Люрмы, программа для рт-оч"тя нп ?Вй хорочтчриститг процесса движения, рачот пвраметр.ов матз'гнел и .-»конокичоско.Ч г/Мективности ег> применения, я также другие материалы.

обудо; вывода И ПРЕКЛОНЕНИЯ

1. Оуществующие способы и средства очистки семенных материалов крестоцветных масличных культур (рапса и горчицы), к которым относятся вордушо-рготетно-триярные и некоторые специальные семг-очиотчтелнш» макичн, не обеспечивают в полной мере подготовку ннг>пи«сач'»стлечнпго семенного материала из-за наличия п нем семян

сорных растений, существенно не отличающихся по размерам, скорости витания и некоторым другим свойствам от семян основной культуры.

2. Исследованы некоторые новые физико-механические свойства компонентов семенных материалов рапса и горчицы. Установлено, что их очистку целесообразно проводить на рабочих органах вибрационных семеочистительшх машин, признаком делимости которых является предельный угол родьема по наклонной неперфорироьанной шероховатой поверхности компонентов семенной смеси, учитывающий комплекс их физико-маханических свойств: упругость, фрикционше свойства ' и. форму., ' -

' 3, Иэоретичесни и экспериментально обоснована конструктивная схема вибрационной семеочистительной машины, позволяющая получать с помощью трехва*ьного дебаяансного вмбровозбудителя эллиптические, прямолинейные и круговые колебаний рабочего органа .с равномерным в допустимых цредалах полем его амплищ.

4. Определен диапазон изменения амплитуд колебаний рабочего органа в направлении малой и большой полуосей эллиптической траектории и соотношения между шшй, а также получены регрессионные зависимости данных характеристик от количества дебалансов на валах вибровозбудителя, - ■ . .

5. Экспериментально установлено, что для зллиптических колебаний на качество очистки и сортирования окапывает существенное влияние направление вращения вала вибровозбудителя и соотношение между амплитудами колебаний, которое выбрано в качестве одного

из факторов при исследовании процесса очистки для данного вида колебаний,

6. Оптимизация процессов очистки семян, проведенная с ограничением скорости транспортировки при прямолинейных и эллиптиче-

ских колебаниях рабочего органа пскаяяла, что выход кондиционных семян пп уравнениям рзгр.'.ссии при. эллиптических колебаниях выше, чем при прямолинейных на 2,03 ^ и составляет 96,51 Оптимальные значения параметров, к примеру, на очистке счмятч рапса от горошка волосистого имеют следувдие значения: Л = 4°41' ,

0,98 мм, СО « 175 рад/с, £ = 23°5б' - для прямолинейных и = 6°, = 1°, Д., » 0,98 мм, у = 0,44, 03 Т54 рад/с, ^ = <3°10' - для эллиптических колебаний.

7. В подтверждения экспериментальных исследований теоретически, установлено, что для эллиптических колебаний изменение направления вращения дебалаясов дает возможность резко изменить харя в т-зр движения за счет затормаживания вращения двинуцегося по рабочему органу семени. На величину затормаживания влияет соотно-гаения полуосями траектории двгтания рабочей плоскости, подбором оптимального значения которого можно существенно влиять на хяряктер движения компонентов семенной смчгя.

8. При эллиптических колебаниях число факторов, влияющих на процесс, по сравнению с их количеством при прямолинейных колебаниях увеличивается, так как добавляется значение меньшей полуоси траектории колебаний и направление ее обхода. Введение дополнительных факторов увеличивает возможность управления технологическим процессом, что объясняет имеющее место повышения качества очистки. ^

9. На основании экспериментальных исследований установлено, что при одном и том же качестве очистки при эллиптических колебаниях можно допустить большую скорость транспортировки семян, а следовательно, и болящую подачу. К примеру, выход кондиционных семян, равный 91,5 при эллиптических и прямолинейных колебаниях возможен соответственно при значениях подачи 5,25 й 3,5 кг/ч.

10. Исследования показали, что максимальную подачу семян обеспечивают выходные отверстия.питающего устройство в форме

окивала с продольной осью параллельной направлению вибраций. Установлено, что при эллиптических колебаниях той же амплитуды и частоты, что и прямолинейных, подача семян череп данное отверстие увеличивается.в 1,38 раза. , .

11, Лабораторными исследованиями установлено, что на вибрационной сзыеочистительной машине.эффективно разделяются и доводятся до посевных кондиций семенные материала рапса и горчицы, засоренные трудноотделилими семенами сорных растений, таких как горошек волосистый, гречйшка вьюнковая, пикульник и др, Установлено, что при очистке одновременно происходит и сортирование семян, которое заключаетея в распределении их, по фракциям в зависимости от всхожести, энергии прорастания и массы 1000 семян.

12; Производственные испытания экспериментального образца ачОрационной сеиеочистительноЯ машины на обработке семенного материала рапса подтвердили эффективность ее использования, Фактический экономический эффект от внедрения машины составил 34556,9 руб. (в ценах 1989 года).

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

I. Вибросепарация семян рапса // Механизация и автоматизация технол. процессов в агропромышленном комплексе. Ч. 4: Обработка, хранение и переработка продукции. Использование, техническое обслуживание« и ремонт машин: Тез. докл. Всесоюз. науч.-практич. кон}-. - Новосибирск, 1989, - С. 13-14 (соавтор В.М.Лукьяненко).

Очистка и сортировка семян рапса на виброфрикционном сепаратора И Обоснование параметров машин для подготовки семенного материала и посева: Сб.науч.тр. / УСХА. - Киев, 1990. - С. 61-84 (соавтор В.М.Лукьяненко);

"3. В6э>'6;Й10от7з''!:ог,ап'тч-посевннх качеств и -урсжайноота се-vim рапса огш/oro при сортировке посевного материала на виброфри-хиионном сепорлторе // Обоснование параметров машин для подготовки семенного материала и посева: Сб.науч. тр. / УСХА. - Киев,

1990. - С. 77-80 (соавторы В.М.Лукь'яненко, Д.М.Коваяьчук, А.А.Ху-добяк).

4. Разработка виброфрикционного сепаратора с эллиптическими колйбаикякй 'рая-тго срсячв // Цу®и no:Äuclr.«r ypot:«! •«icnuyew-ции и эксплуатационной технологичности ишин в новых условиях экономического развития агропромышленного комплекса: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. - Харьков, 1990. - С. 56-57 (соавтор А.В.Богомолов).

5. В1бросепарац1я нас1ння хрестоцвХтйх отййнйх культур // üayrtcal роэробки агропром1!слоэом.у комплексу: !!атер1али яонф, мо-яодих эченит У спец1алТстХв. - Ниая1 Воротл, TS93. - C.I64 (сч1?автори П./,!.2э1ча, 7.3.?.&льничуя).

6. A.c. I62737B, СССР, Вибрационно-неьтробежннЯ сепаратор

// Б.И, - Ю?1. - " 6 (соавторы П.М.Зэикп, А,В.Богомолов, В.М.Лу-кмшемко).

7. A.c. I('2??83, (TCP. Вибрационный сепаратор // Б:И. -

1991. - if 6 (соавторы П.М.Заика, В.Н.Лукьяненко, А.В.Богомолов).