автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование технологических и конструктивных параметров сепаратора вальцового типа для вторичной очистки и сортирования семян хвойных пород

0а На правах рукописи

ГОЛЕВ АЛЕКСАНДР ДМИТРИЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СЕПАРАТОРА ВАЛЬЦОВОГО ТИПА ДЛЯ ВТОРИЧНОЙ ОЧИСТКИ И СОРТИРОВАНИЯ СЕМЯН ЖОЙНЫХ ПОРОД

Специальность 05.21.01-Технодогия и машины

лесного хозяйства и лесозаготовок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 1997

Работа выполнена на кафедре механизации лесного хозяйства и проектирования машин Воронежской государственной лесотехнической академии

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Л.Т. Свиридов

Официальные оппоненты:

лектор технических наук, профессор Ф.В. Пошарников кандидат технических наук, доцент И.В.Шатохин

Ведущая организация - Всероссийский НИИ лесоводства

и механизации

Защита состоится 3 & -О 1997 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 064.06.01 в Воронежской государственной лесотехнической академии по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева 8, ауд 118.

С диссертацией можно ознакомиться в научной

библиотеке академии р

Автореферат разослан У57 <2 ^ г^е-^тг 1дд7 г_

Ученый секретарь диссертационного

совета доктор технических наук .<? -о, В. К. Курьянов

f//1 I

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из главных задач лесного хозяйства является восстановление лесов ценными древесными породами, которое невозможно без качественного семенного материала. Заготавливаемые семена мало пригодны для высева на лесокультурных площадях и выращивания посадочного материала в питомниках. Поэтому их в обязательном порядке подвергают обескрыливанию, очистке, сортированию ( калиброванию). Очистка и сортирование (калибрование) являются важнейшими технологическими операциями. Разработка технологий и отдельных устройств для очистки и сортирования ( калибрования) семян в рамках решения проблемы 0.53.01 Госкомлеса и комплексной программы 3.23.003 ГКНТ "Исследование технологических процессов и обоснование параметров рабочих органов и конструкций машин поточной линии для обработки семян хвойных пород" базировалось на создании традиционно используемых решетных устройств. Теория и практика показали, что очистка и сортирование ( калибрование) семян хвойных пород на решетах недостаточно эффективны: не обеспечивается качественное разделение семян на фракции и выделение трудноотделимых примесей и отходов, происходит забивание ре-лет продуктами сепарации и, как следствие, значительное травмирование семян. Исследования последних лет показали, что решета малопригодны для очистки и сортирования семян хвойных пород.

Поэтому создание принципиально новой технологической схемы и устройства для вторичной очистки и сортирования (калибрования) семян наиболее ценных хвойных пород, в котором исключается использование решет, является актуальной проблемой лесохозяйствен-ного производства. Актуальность указанной проблемы обуславливается еще и тем, что согласно приказу N 74 от 25.04.96 г. Федеральной службы лесного хозяйства России о состоянии лесного селекционного семеноводства и перспективах его развития на период с 1996 по 2000 гг. одним из главных стоит пункт о принятии мер по широкому внедрению в практику наиболее доступных методов селекции: калибрования и сепарации лесных семян.

Экспериментальные исследования проводились яа базе кафедры "Механизация лесного хозяйства и проектирование машин" Воронежской государственной лесотехнической академии при активном участии Воронежской зональной лесосеменной станции (ВЗЛСС).

Цель и задачи исследований. Целью данной работы является

обоснование технологических и конструктивных параметров сепаратора вальцового типа для вторичной очистки и сортирования семя: хвойных пород.

В задачу исследований входило:

1) изучить основные показатели физико-механических свойст обескрыленных семян хвойных пород и их примесей и отходов как ис ходных данных для обоснования конструктивных и технологически параметров сепаратора вальцового типа;

2) дать теоретическое обоснование рабочего процесса сепара тора вальцового типа;

3) разработать и изготовить экспериментальный образец сепа ратора вальцового типа для вторичной очистки и сортирования семя хвойных пород (сосна, ель, лиственница);

4) обосновать оптимальные конструктивно-технологические па раметры сепаратора вальцового типа;

5) определить ожидаемый экономический эффект от использова ния сепаратора вальцового типа.

Объекты исследований. Экспериментальные образцы сепараторо и семяочистительных машин, обескрыленные семена сосны, ели лиственницы.

Методика исследований. При изучении свойств семян использо ваны общие и стандартные методы, а также частные методы, разрабо танные автором. Теоретические исследования базируются на матема тическом моделировании с использованием методов теоретической ме ханики, дифференциального и интегрального исчислений, векторног анализа. При проведении экспериментальных исследований использо ваны методы физического моделирования. Оптимизация параметро технологических процессов выполнена на основе регрессионных мате матических моделей, адекватно описывающих процесс разделения час тиц на сепараторе вальцового типа. Обработка результатов исследо ваний, расчеты и оптимизация осуществлены с помощью IBM-PS с ис пользованием стандартных программ.

Научная новизна работы заключается в разработке теории рабо чего процесса и выявлении основных факторов, влияющих на процес разделения частиц в рабочем органе сепаратора вальцового типа обосновании разделения семян сосны обыкновенной на фракции п размерам (толщине) и массе 1000 штук, установлении динамики расп ределения трудноотдедимых примесей и отходов в зависимости о

- з -

толщины семян, определении средних значений коэффициентов статического и динамического трения семян хвойных пород о две смежные поверхности, имеющие различные классы шероховатости, установлении связи мевду сроком хранения, всхожестью и толщиной семян сосны обыкновенной.

На защиту выносятся следующие положения:

- основные характеристики семян как исходные данные для обоснования процесса разделения;

- теория рабочего процесса и обоснованные технологические и конструктивные параметры сепаратора вальцового типа;

- математическая модель процесса разделения семян и оптимальные параметры сепаратора, при которых обеспечивается максимальная эффективность выполняемых операций;

- целесообразность применения сепаратора в современных технологических схемах по вторичной очистке и сортированию семян хвойных пород.

Достоверность полученных выводов и результатов работы подтверждается применением современных методов исследований и высокой точностью экспериментальных величин, полученных на основе достаточного объема проведенных экспериментов.

Практическая ценность работы. Разработана новая конструкция сепаратора вальцового типа для вторичной очистки и сортирования семян хвойных пород, которая доведена до уровня технического решения и может быть использована при создании и усовершенствовании конструкций семяочистительных машин М0С-1А, УМО-1, ПЛС-5 и др. Разразботаны практические рекомендации по использованию сепаратора вальцового типа для вторичной очистки и сортирования семян хвойных пород, позволяющие минимизировать потери ценного семенного материала. Установлено, что семена сосны обыкновенной необходимо сортировать на четыре фракции по толщине с одинаковым размерным промежутком, отличающиеся по массе 1000 штук в среднем на 15 %. При длительном хранении семена сосны обыкновенной мелких фракций, толщиной 1.0-1.2 мм, имеют посевные качества в 1.5-2 раза ниже семян более крупных фракций. Поэтому семена фракций 1.0-1.2 мм целесообразно высевать в первую очередь.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях ВГЛТА (Воронеж 1992 - 1996 гг.), на совещании лаборатории механи-

завди лесохозяйственных работ СПбНЖЛХ (Санкт-Петербург, 1996 г.) и на научно-техническом совете отдела механизации ВНИИЛМ (г.Пушкино Московской обл. 1997 г.).

Реализация результатов исследований. Рекомендации, сформулированные в диссертации, использованы при формировании ежегодного отчета ВЗЛСС (1996 г.), в учебном процессе ВГЛТА.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, получено 1 положительное решение и 2 работы находятся в печати.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Она включает в себя 155 страниц основного текста, 40 ил., 13 табл., 150 наименований использованных источников, в том числе 8 иностранных и приложений на 30 страницах.

СОДЕРМНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш диссертационной работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дается анализ исследований по очистке и сортированию лесных семян, особенностях их посевных и физико-механических свойств. Приведен краткий обзор известных способов, технологических схем и конструкций машин для очистки и сортирована семян.

Изучению свойств лесных семян посвящены работы Тольскогс А.П., ЮрреН.А., Волкова Ф.И., Старченко И.И. и других ученых. Большинство ученых лесоводов считают, что сортировать семена необходимо по размерам и плотности. Очистка и сортирование лесньо семян осуществляются при помощи различного рода решетных устройств, которые травмируют семена, неэффективно отделяют примеа и отходы, а также некачественно разделяют семена по размерам. Поэтому повышение эффективности этих операций дает возможное^ уменьшить травмирование и сохранить посевные качества семян, снизить их потери при обработке и при высеве, сохранить посевные качества семян, получить выровненный посевной материал, сократит] число циклов обработки, уменьшить энерго- и трудозатраты.

Таким образом, существует острая необходимость в создали высокоэффективной машины для вторичной очистки и сортировали: (калибрования) семян хвойных пород, способной работать в автоном

ном режиме и в комплексе с любой семяобрабатывающей машиной.

Во второй главе изложены программа экспериментальных исследований, методика их проведения и обработки полученных результатов. Рассмотрены конструкции лабораторных установок, которые были разработаны автором в процессе поиска эффективных средств вторичной очистки и сортирования семян хвойных пород.

Программой экспериментальных исследований предусматривалось изучить физико-механические свойства семян хвойных пород и их примесей и отходов, степень травмирования лесосеменного материала в сепараторе вальцового типа, связь между массой 1000 семян и толщиной семян хвойных пород, связь между размерами (толщиной), сроком хранения и всхожестью семян хвойных пород, закономерности влияния конструктивных и технологических параметров сепаратора на процессы очистки и сортирования.

В третьей главе приводятся результаты исследований физико-механических свойств семян хвойных пород, их примесей и отходов.

В связи с отсутствием литературных данных о коэффициентах статического и динамического трения семян хвойных пород о две смежные поверхности,были проведены исследования по изучению этих показателей. В качестве объектов изучения служили семена сосны, лиственницы и ели, а также модели рабочего органа сепаратора в виде двух цилиндрических вальцов, изготовленных из резины, капро-лона и стали, имеющих по три варианта чистоты обработки поверхности, соответствующие 4, б и 8 классам шероховатости (табл. 1).

Таблица 1

Средние значения статических и динамических коэффициентов трения семян хвойных пород

Название породы РЕЗИНА КАПРОЛОН СТАЛЬ

к л а с с шероховатости

4 6 8 4 6 8 4 6 8

Сосна обыкн. 1.34 Т72Б 1.09 и. У? 0.91 07ВЗ 1.18 1.04 1.05 (ОБ 0.9 0755 1.03 07Ш 0.87 0783 0.83 07ВТ

Лиственница сиб. 1.41 1725 1.12 1.01 0.9 07В2 1.18 Т705 1.01 0735 0.88 07БЗ 0.94 07В7 0.86 0783 0.84 07Ш

Ель обыкн. 1.98 Г7Б5 1.29 1.11 1.13 07Ш 1.5 Т733 1.13 1.04 1.04 07Ш 1.25 Т7Т- 1.04 СГ7Э5 0.98 075?

Примечание: в числителе - статический, а в знаменателе -динамический коэффициенты трения

На статические и динамические коэффициенты трения семян хвойных пород значительное влияние оказывает шероховатость рабочего органа. При увеличении класса шероховатости значения коэффициентов трения уменьшаются. Также существенное влияние на коэффициенты трения оказывает материал, из которого изготовлен рабочий орган. При одинаковом классе шероховатости наименьшие коэффициенты статического и динамического трения имеет рабочий орган, изготовленный из стали. С увеличением класса шероховатости, разница между коэффициентами трения сглаживается. Наименьшее варьирование коэффициентов трения семян наблюдается по стальному рабочему органу, обработанному по 8 классу шероховатости.

При изучении связи размерных признаков (толщины) семян сосны обыкновенной с их массой 1000 шт установлено, что семена сосны обыкновенной целесообразно делить на четыре выровненные по толщине фракции с одинаковым размерным промежутком. В этом случае масса 1000 шт в соседних фракциях отличается в среднем на 15 %, что является основанием для их раздельного высева, а также позволяет сократить расход семян за счет повышения качества высева. В результате изучения показателя чистоты семян сосны обыкновенной выявлена динамика распределения трудноотделимых примесей и отходов по толщине. Установлено, что в семенах сосны обыкновенной процентное содержание трудноотделимых отходов в 2-3 раза превышает процентное содержание трудноотделимых примесей. Максимальное содержание трудноотделимых примесей и отходов приходится на размер 1,0-1,25 мм.

Исследованиями установлено, что при длительном сроке хранения (4 года) у семян сосны обыкновенной толщиной 1,0-1,2 мм, всхожесть в 1,5-2 раза ниже, чем у более крупных семян. У свежесобранного семенного материала всхожесть семян толщиной 1,0-1,2 мм в среднем на 3 % выше, чем у более крупных. Целесообразно семена толщиной 1,0-1,2 мм не закладывать на длительное хранение, а высевать в первую очередь.

В четвертой главе рассмотрена теория рабочего процесса в се параторе вальцового типа. Приведена конструктивная схема и опреде лены геометрические соотношения двухвальцового сепаратора. Расс мотрен процесс взаимодействия рабочего органа с частицей и прове дена вероятностная оценка момента просеивания частицы различие формы и толщины при сортировании. Рассмотрено статическое равнове

сие частицы на вальцах (рис.1).

Рис.1. Статическое равновесие частицы на вальцах

В общем виде условие статического равновесия частицы на вальцах записывается следующим образом:

где т - масса частицы;

- ускорение силы тяжести;

у - угол раствора вальцов.

Статическое равновесие частицы главным образом зависит от статического коэффициента трения семян /ст с вальцами и угла наклона вальцов сС . В свою очередь коэффициент трения зависит от материала и шероховатости вальцов. Причем, чем выше шероховатость поверхности, тем устойчивее положение частицы на вальцах. Для обеспечения технологического процесса сортирования необходимо продольное перемещение частиц, то есть неустойчивое или более подвижное ее состояние, которое можно обеспечить увеличением угла наклона (но он ограничен по конструктивным соображениям) или уменьшением шероховатости поверхности. Кроме того, статическое равновесие частицы существенно зависит от угла раствора вальцов у. Увеличение угла раствора или, что одно и то же, увеличение зазора между вальцами приводит к более устойчивому положению частицы. Для обеспечения неустойчивого положения частицы величину зазора необходимо изменять постепенно с небольшим его увеличением.

(1)

Рассмотрено динамическое равновесие частицы на вальцах (рис.2). В данном случае под динамическим равновесием частицы по-

Рис.Е. Динамическое равновесие частицы на вальцах нимается состояние, при котором отсутствует ее отрыв от вальцов при их вращении.

Помимо составляющей силы тяжести и двух динамических нормальных реакций И/? на частицу в точках М/ и Мг действуют две динамические силы трения % и имеющие направление

и величину

В ряде специальных исследований, посвященных выявлению эмпирической зависимости динамического коэффициента трения от скорости скольжения, установлено, что величина динамического коэффициента трения частиц линейно возрастает при увеличении %,р по закону

Л*, - С, + С, (3)

где С, и С - эмпирические коэффициенты, зависящие от свойств семени и шероховатости поверхности.

Опуская промежуточные выкладки, условие равновесия частит запишется в виде:

'7 +(с, * Сг^г) со*$- ■ (4)

Наиболее важный вывод, вытекающий из этого выражения, сводит-

ся к тому, что при увеличении окружной скорости вальцов (т.е. увеличении 0 либо /tf) величина нормальной динамической реакции зальца на частицу уменьшается. Имеет место динамическое равновесие по оси £, которое с ростом/г/ достигается при меньшей величине h/j га счет увеличения . То есть, сила трения /*' как бы сама' регулирует свою величину - с ростом ni , Г' увеличивается, а зто, в свою очередь, влечет за собой снижение/^ , и уменьшение Г . Аналогичное влияние оказывает и увеличение класса шероховатости вальцов, при этом резко снижается.

Для описания движения частицы в продольном направлении (по оси § ) необходимо рассмотреть схему сил, действующих на частицу при движении (рис.3) На ось будут проектироваться следующие силы: rngnnt - продольная составляющая силы тяжести-, frp - две силы скольжения по вальцам- сила сопротивления воздуха, учет которой, на наш взгляд, необходим по причине малой массы частицы.

Рис.3. Определение параметров движения частицы Дифференциальное уравнение движения частицы запишется в виде

€¿4

"^Р - «С - 2ГТ - (5)

Введя обозначение, получим:

т.§ = * - 2^/- 4^$'}' (6)

После сокращения на массу и приведения к каноническому виду запишем уравнение движения частицы в виде

§ * I* = О (7)

Скорость частицы в каждый момент времени определяется из выраже-

-гфи-1 ](£) в)

о '

Второй интеграл этой формулы дает выражение для перемещения час-

< - - ^¡Ш' т

Анализ теоретических исследований показал, что основное влияние на процесс разделения частиц в сепараторе вальцового типг оказывают угол наклона вальцов - , частота вращения вальцов - , длина вальцов - .чистота обработки поверхности вальцов - .

В пятой главе рассматриваются результаты экспериментальны) исследований параметров рабочего органа (рис.4) и проведена опти-

ъ)Яг-класс шероховатости; г)¿.-длина вальцов

Рис.4. Влияние параметров рабочего органа сепаратора на пол ноту выделения проходовой фракции (£) в зависимост от толщины семян (/): 1-Ы1.0-1.2 мм; 2-Ь=1.2-1.4мм; 3-Ы1.4-1.6 мм; 4-Ь=1.6-1.8 мм

- и -

мизация процесса разделения семян хвойных пород на сепараторе зальцового типа.

Установлено, что для наилучшего выделения проходовой фракции необходимо, чтобы угол наклона вальцов был равен- ы. =8°-10° (рис.4,а), частота вращения вальцов - п= 800-1000 мин"1 (рис.4,б), шероховатость поверхности - (Их) соответствовала 8 классу (рис.4,в), длина вальцов - Ь=500-520 мм (рис.4,г).

Для исследования процесса вторичной очистки семена сосны обыкновенной, пропущенные через пневмоклассификатор конструкции ВИМа и имеющие чистоту 91.5 %, были подвергнуты двухкратной обработке в сепараторе вальцового типа. После первого пропуска и визуального отбора наиболее засоренных мелких фракций семян, масса которых не превысила 2 % от массы всей партии, чистота семян составила 94.5 %. Вторая обработка семян позволила поднять их чистоту до 97.5 При этом визуальный отбор наиболее засоренных семян не превысил 1 X от общей массы. После первой обработки количество примесей снизилось до 3.5 7., а количество отходов до 2 X. После второй обработки количество примесей снизилось до 0.5 а количество отходов осталось на прежнем уровне. Таким образом на сепараторе вальцового типа после двухкратной очистки возможно почти полностью выделить трудноотделимые примеси. Трудноотделимые отходы несколько хуже поддаются выделению, так как в их число входят сами семена.

Для определения степени травмирования семян в сепараторе вальцового типа использовалась партия семян сосны обыкновенной 1995 года сбора урожая шишек, имеющая следующие посевные качества: энергия прорастания - 66 %; лабораторная всхожесть - 93 чистота - 95 масса 1000 штук семян - 7.61 г. Семенной материал был пропущен через сепаратор, после чего проведен визуальный отбор наиболее засоренных мелких фракций семян, которые составили около 1 % от массы всей партии. Полученный семенной материал был 5 раз обработан на сепараторе вальцового типа. После каждого пропуска семена отсылались на ВЗЛСС для установления посевных качеств (табл.2). С увеличением числа циклов обработки показатель чистоты семенного материала практически не изменился и остался на прежнем уровне в пределах 97%. При этом количество отходов также не изменилось, что свидетельствует о постоянном числе разрушенных, раздавленных и битых семян. Это можно объяснить тем, что в процессе

Таблица 2

Результаты исследований по определению травмирования семян в сепараторе вальцового типа

Посевные Количество циклов обработки

качества

(%) 1 2 О <_> 4 5

Всхожесть 90.0 92.0 92.0 93.0 93.0

Чистота 97.0 97.1 97.2 96.8 96.9

Отходы 2.0 2.0 1.1 1.9 2.3

Примеси 1.0 0.9 1.7 1.3 0.8

обработки на сепараторе вальцового типа семена не подвергались разрушению и поэтому количество ранее зарегистрированных разрушенных, раздавленных, битых семян осталось на прежнем уровне.

Показатель всхожести находился на одном уровне (92-93 %). С увеличением циклов обработки микротравмирования семян не происходило, в противном случае снижался бы показатель всхожести.

При проведении оптимизации были рассмотрены характеристики процесса разделения семян, выбрана стратегия эксперимента и форма модели. На основе анализа зависимостей полноты выделения каждой из фракций от параметров сепаратора, полученных на этапе экспериментальных исследований, осуществлен выбор формы математической модели в виде полиномиального уравнения второго порядка с парными взаимодействиями. Исходя из формы выбранной математической модели и количества факторов, в качестве плана эксперимента был применен центральный композиционный ортогональный план второго порядка. Для отбора и обоснования наилучшего уравнения регрессии был выбран метод исключений, который использует наиболее полное уравнение, включающее все переменные. Были получены уравнения регрессии для всех выбранных критериев, представленные ниже:

У, -^МЗБВ ±6/<12Ш< + 5ШбХ_2 <36 -Ю^МУ*

уг гЛШ - (11)

- '$5-6 ^Х* - гуз<$Х,Хг

% - ?ЭЭ&-М7М7Х, -5Ь20<?Хг+ 7,^6/% +Ш7£(13)

Решая эту задачу, мы получили оптимальные значения параметров сепаратора, обеспечивающие наибольшую полноту выделения каждой фракции, а также всех фракций вместе (табл.3).

Таблица 3

Оптимальные величины факторов и критериев оптимизации

Номер критерия

Макс, значение критерия

Значения факторов

норма лизов град

коди-ров.

норма-лизов. мин-1

коди-ров.

Хэ N

норма лизов класс шерох

коди-ров.

4 (Ь)

норма лизов (мм)

коди-ров.

Уа 59.00 12 +1.0 1050 0.248 8 +1.0 520 +1 .0

У2 74.16 12 +1.0 750 -0.068 8 +1.0 520 +1 .0

УЗ 94.33 4 -1.0 400 -1.0 4 -1.0 520 +1 .0

У4 98.47 4 -0.89 400 -1.0 6 -0.17 520 +1 .0

Уоп 72.37 12 +1.0 900 0.119 8 +1.0 520 +1 .0

Оптимальные значения показателя полноты выделения проходовой фракции для сепаратора вальцового типа достаточно велики и практически во всех случаях превосходят аналогичные показатели решет с пробивными отверстиями.

В шестой главе дается описание экспериментального образца сепаратора вальцового типа и рассчитывается ожидаемый экономический эффект от его применения. На рис.5 представлен экспериментальный образец сепаратора вальцового типа, состоящий из загрузочного бункера, электромагнитного вибратора, рамы, рабочего органа, опор, плоскоременной передачи, электродвигателя, ящика для сбора фракций. Семенной материал, прошедший предварительную очистку, при помощи вибратора подается на рабочий орган, который состоит из нескольких пар цилиндрических вальцов, установленных под углом к горизонту и вращающихся в противоположные стороны. Семена, попав в межвальцовое пространство, ориентируются в нем своей продольной осью по толщине и движутся от места подачи к месту разделения. По мере продвижения, за счет постоянно увеличивающегося зазора между вальцами, происходит разделение семян на Фракции.

Использование сепаратора вальцового типа взамен блока решетной очистки в машине М0С-1А позволяет в 1.3 и более раза повысить ее производительность. При этом полнота выделения семян мелких фракций может быть увеличена в 4-5 раз, что позволяет снизить потери семян в отходы на 8 X, поднять чистоту семенного материала до 98 %, получить выровненные по размерам и массе 1000 штук семян фракции, а также снизить число обработок семенного сырья до 2

.t 2

S

J

8

■4

Рис.5. Экспериментальный образец сепаратора

вальцового типа: 1-загрузочный бункер; ¿-электромагнитный вибратор; 3-рама; 4-рабочие органы; 5-опоры; б-плоскоременная передача; 7-электродвигатель; 8-ящик для сбора фракций.

раз. В процессе исследования работы сепаратора вальцового типе было установлено, что он практически не травмирует семена, что е свою очередь, позволяет повысить выход высококондиционного семенного материала на 3 % и более. Кроме того, применение сепараторе снижает металлоемкость проектируемой машины на 15 % по сравнение с базовым вариантом.

Ожидаемый общегодовой экономический эффект от применения сепаратора вальцового типа в машине М0С-1А составит 12389700 ру£ (по ценам 1995 г.). Основную долю составит годовой экономически* эффект от повышения качества обработки семян (значительное снижение потерь семян в отходы и уменьшение травмируемости семян).

1. Созданный автором сепаратор вальцового типа позволяет осуществлять высокоэффективную очистку от примесей и отходов \ сортировать семена хвойных пород, с учетом их физико-механически

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

характеристик.

2. Семена сосны обыкновенной целесообразно сортировать по толщине на четыре фракции с одинаковым размерным промежутком. При этом во фракциях образуется выровненный посевной материал, где масса 1000 штук семян соседних фракций отличается, в среднем на 15 %, что важно для их последующего точного высева. Кроме того, выделение семян мелкой фракции (1.0-1.2 мм) и высев их в первую очередь позволяет сохранить всхожесть всей семенной партии при длительном хранении.

3. Получены аналитические выражения для определения параметров движения частиц и размеров сепаратора вальцового типа, на основании которых установлены основные технологические и конструктивные параметры рабочего органа: угол наклона вальцов, частота вращения вальцов, длина вальцов, шероховатость вальцов.

4. В результате экспериментальных исследований, проведенных на сепараторе вальцового типа, было установлено, что полнота выделения проходовой фракции может быть увеличена в 4-5 раз для семян мелких фракций и на 5-10 для семян крупных фракций по сравнению с аналогичным показателем для решетных устройств. При этом угол наклона вальцов об =8°-10°, частота вращения вальцов п. =800-1000 мин-1, обработка поверхности вальцов соответствует 3-му классу шероховатости, длина вальцов/=500-550 мм.

5. При проведении вторичной очистки семян сосны обыкновенной на сепараторе вальцового типа установлено, что для достижения необходимого по нормам ГОСТ показателя чистоты (95 %) количество обработок семенного материала может быть снижено до 2 раз. Определено, что семена сосны обыкновенной при пятикратной обработке на сепараторе вальцового типа не травмируются.

6. На основании теории многофакторного эксперимента получена математическая модель, адекватно описывающая технологический процесс сортирования семян сосны обыкновенной на сепараторе вальцового типа. Проведение многокритериальной оптимизации при помощи метода Дэвидона-Флетчера-Пауэла позволило установить оптимальные конструктивно-технологические параметры рабочего органа для качественного выделения соответствующих фракций семян: угол наклона

=12°,^=12°,^=4°, ^=4°,^=12°; частота вращения - гн=1050 мин-1, пг=750 мин-1, пз=400 мин-1, П4=400 мин-1, поп=900 мин-1; шероховатость поверхности - 1?21=8-й класс шероховатости, 1?г2=8-й класс

шероховатости, 1?2з=4-й класс шероховатости, К24=6-й класс шерохо ватости, Игоп^ 8-й класс шероховатости; длина Ь1=12=1-з=1-4=Ьоп=52 мм.

7. Применение сепаратора вальцового типа взамен блока решет ной очистки в машине М0С-1А при обработке 1500 кг семян сосн обыкновенной снизит удельные капитальные затраты на 248 руб/кг эксплуатационные затраты - на 252.2 руб/кг. Годовой экономически эффект от повышения качества обработки семян составит 12 млн РУб.

Содержание работы опубликовано в основных статьях и брошюра

1. Анализ состояния средств механизации по очистке и сорти рованию лесных семян.- Деп. рук. в ВИНИТИ N291-897, 1997. - 33 с (в соавторстве).

2. Безрешетный сепаратор для сортирования лесных семян. Деп. рук. в ВИНИТИ N142-896, 1996.- 8 с. (в соавторстве).

3. Динамика рабочего процесса в двухвальцовом безрешетно сепараторе.- Деп. рукопись в ВИНИТИ Ы2451-В96, 1996.- 18 с.

4. Динамика частиц в безрешетном двухвальцовом сепараторе. Деп. рук. в ВИНИТИ N281-895, 1995.- 13 с. (в соавторстве).

5. Оптимизационная модель процесса разделения семян сосн обыкновенной на двухвальцовом безреветном сепараторе.- Деп. рук В ВИНИТИ N618- В97, 1997.- 23 с. (в соавторстве).

6. 0 статическом равновесии частиц в двухвальцовом сепарато ре.- Деп.рук. в ВИНИТИ №71-В96, 1996,- 19 с. (в соавторстве).

7. Положительное решение государственного патентного ведом ства РФ от 25.03.93 по заявке N4897840/03 (112387). Устройств для разделения сыпучих материалов по крупности (в соавторстве).

8. Устройство для определения средней толщины семени: Инфор листок N15-95 - Воронеж: ЦНТИ, 1995.- 4 с. (в соавторстве).

9. К обоснованию числа фракций при сортировании семян хвой ных пород//Лесное хозяйство Поволжья.- Саратов, 1996. С.148-155.-(Сб.науч.тр./СГСХА) (в соавторстве).

10.0 новой конструкции калибровщика лесных семян//Теория проектирование и методика расчета лесных и деревообрабатывающи машин. - М.: МГУЛ,1997.- С.204-205.(в соавторстве).

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 064.06.01 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу:

394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, Воронежская государственная лесотехническая академия.

ГОЛЕВ АЛЕКСАНДР ДМИТРИЕВИЧ

Обоснование технологических и конструктивных параметров сепаратора вальцового типа для вторичной очистки и сортирования семян хвойных пород.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 24.07.97 г. Тираж 100 экз.

Заказ N . Объем 1.0 уч.-изд.

л

УОП ВГЛТА 394619, г. Воронеж, ул. Тимирязева,8.