автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Одноэтапная технология и технические средства для очистки семян зерновых в зоне сухого земледелия

На правах рукописи

Глазунов Геннадий Петрович

ОДНОЭТАПНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ В ЗОНЕ СУХОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Специальность 05. 20.01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2006

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Донском государственном техническом университете (ДГТУ)

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Ермольев Юрий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Шрев Юрий Александрович; кандидат технических наук, доцент Донцов Николай Сергеевич

Ведущая организация: Ростовская Государственная МИС,

г. Ростов-на-Дону

-^Защита диссертации состоится «¿¿¿» 200бг,

,7 часов на заседании диссертационногоусовета,Д. 212. 058. 05

в Донском государственном техническом университете по адресу: 344010, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина I, ДГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДГТУ.

Автореферат разослан «А 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор У ' А.Д. Чистяков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: 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. Существующие и работающие на предприятиях АПК зерноочистительные агрегаты типа ЗАВ-40, ЗАВ-20, ЗАВ-25 и их различные модификации, используемые для подготовки семенного материала на предприятиях (2-ая, 3-я репродукции семян), не и полной мере обеспечивают качественную очистку зерна до кондиций семенного назначения. Получение требуемого качества очистки предопределяет, как правило, 2-3-х кратную очистку семян в зерноочистительных агрегатах типа ЗАВ-20, ЗАВ-40, и это, в свою очередь, существенно повышает макро- и ми кроповреждение семян, что резко ухудшает их семенные показатели и возможность длительного хранения. В связи с этим, для создания нового поколения зерноочистительных машин и агрегатов с высокими технико-экономическими показателями назрела необходимость в решении задач повышения качественных показателей семенной очистки зерновых материалов, в оптимизации рациональной совокупности частных операций и параметров сепараторов в зерноочистительных агрегатах, определяющие последовательные или фракционные высокоэффективные схемы очистки, обеспечивающие выполнение заданных показателей назначения за один цикл очистки исходного зернового материала в агрегате при минимизации суммарных приведенных зэтрэт на очистку и получения качественного семенного материала.

Цель исследований: целью работы является параметрический и структурный синтез подсистемы зерноочистительных машин в отделении паточной очистки семяочистнтельного агрегата и выявлении ос-' новпых закономерностей их функционирования при одиоцнкловой последовательной и фракционной технологиях очистки семян зерна пшеницы.

Объект исследования: универсальный семяочистительпый агрегат с отделением предварительной очистки зерна для одиоцикловой очистки семян зерна.

Предмет исследований: закономерности поточной одноцикловой последовательной и фракционной сепарации зернового материала

в отделениях предварительной очистки и в отделении семенной очистки зерна семяочистителышго агрегата при вариации подсистемы частых технологических операций в его отделении предварительной очистки.

Научная гипотеза: заключается в обеспечении качественной одно-цикловой очистки семенного зерна в семяочистителыюм агрегате за счет структурного синтеза рациональных технологических операций и рабочих элементов для их реализации в его отделениях предварительной и семенной очистки.

Научная новизна: выявлены новые закономерности изменения технологических и экономических показателей одиоциклового функционирования отделения семенной очистки семяочистительного агрегата в зависимости от вариации подач зернового материала и подмножеств частных технологических операций в его отделении предварительной очистки зерна.

Найдены новые технологические и экономичеекие закономерности одиоциклового функционирования универсального семяочистительного агрегата при последовательной и фракционных схемах очистки семян, выявлен существенный рост эффективности одноцнкловой фракционной очистки зерна.

Практическая значимость и реализации: выявлена и обоснована структура универсального семяочистительного агрегата с рациональной подсистемой частных технологических операций в отделении предварительной очистки зерна, проведена параметрическая оптимизация его отделений очистки. На базе металлоконструкций зерноочистительного агрегата ЗАВ-25 реализован универсальный семя очистительный агрегат ЗАВ-50/25/10 способный за один цикл очистки получать качественные семена. Результаты исследований переданы в ОАО ГСКБ «Зерноочистка» для использования при проектировании новых се мяо-чистительных агрегатов.

Апробация: основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях в ФГОУ ВПО ДГТУ 2004-2006 г.г.; всероссийской научно-технической конференции «Теория и проектирование сельскохозяйственных машин и оборудования», Ростов-на-До ну, 2004; международной научно-технической конференции по итогам исследований, ВНИПТИМЭСХ, г.Зерноград, 2004; всероссийской научно-технической конференции, ТулГУ, г.Тула, 2006 г.

Публикация результатов: по теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

На защиту выносятся:

- моделирование технологического процесса очистки семян зерновых в семяочнстительном агрегате с различными структурами отделения предварительной очистки зерна (ОПОЗ);

- результаты многомерного анализа процесса функционирования ОПОЗ и всего отделения очистки семян в агрегате;

• параметрическая и структурная оптимизация отделения очистки семян в агрегате с ОПОЗ;

- результаты сравнительных функциональных и экономических показателей одно и двуцикловой очистки семян пшеницы в семяочисти-тельных агрегатах.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 5-и глав, общих выводов, списка литературы из 110 наименований и 4-х приложений. Работа изложена на 263 страницах, содержит 83 рисунков и 26 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе «Состояние вопроса, цель и задачи исследований» приведены современные требования к семенам зерновых культур, подходы к качественной очистке семян зерновых культур, состояние и основные российские н зарубежные технические средства для семенной очистки зерна используемые в РФ, их достоинства и недостатки. Показаны современные зерноочистительные машины и агрегаты нашедшие применение в отдельных предприятиях АПК Юга России.

В результате анализа научных работ В.П.Горячкнна, М.ИЛетошнева, П.П.Колышева, С.А.Васильева, В.И.Анисыаша, Х.А.Ксифилинова, И.Е.Кожуховского, В.М.Цециноского, И.Г.Воронова, З.Л.Тиц, А.Н.Зюлнна, Ю.И.Ермольева, А.И.Буркова, В.М.Дрннчи, Н.И.Косилова, В.А.Кубышева, А.Н.Кремнева, А.П.Тарасенко, В.Д.Олейникова, Галкина В.Д. и др. и по результатам собственных предварительных испытаний, определена возможная целесообразность применения в «сухих» природно-климатических зонах РФ однттапной (од-ноцикловой) технологий очистки семян.

Принята за основу обоснованная рациональная подсистема зерноочистительного агрегата, функционирующего в режиме семенной

очистки зерновых культур на строительной базе серийного агрегата ЗАВ-25.

Сформулированы цель и задачи исследований:

Целью работы является параметрический и структурный синтез подсистемы зерноочистительных машин в отделении поточной очистки семяочмстительного агрегата и выявлении основных закономерностей их функционирования при одноцикловой последовательной и фракционной технологиях очистки семян зерна пшеницы.

Для реализации поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Моделирование технологического процесса очистки семян зерновых в отделении предварительной очистки семяочистительного агрегата, многомерный анализ процесса функционирования этого отделения очистки.

2. Экспериментальные исследования и моделирование процесса функционирования пневмосортнровального стола в составе семяочистительного агрегата.

3. Моделирование технологического процесса очистки семян зерновых в семяочистительном агрегате с различными структурами отделения предварительной очистки зерна.

4. Оптимизация отделения очистки семян в агрегате.

5. Сравнительные функциональные испытания опытного образца нового и серийного семяочистительного агрегата.

Во второй главе «Моделирование технологического процесса сепарации зерна в универсальном семяочнстительном агрегате», использована разработанная в ДГТУ методология структурно-параметрического синтеза рациональных систем частных операций агрегата.

Проведенный предварительный анализ, задачи по реализации в ЗОЛ унифицированных и перспективных рабочих органов и машин, проведенные исследования^ также логико-эвристический подход с целью минимизации частных технологических операций, позволил выделить ряд функциональных схем ЗОЛ, ,как системы взаимосвязанных частных технологических операций, отображенных конечным замкнутым подграфом (Рис.1), включающим современные воедушно-решетные зерноочистительные машины с 4-мя 3-х решетными ярусами.

Рис.1. Ориентированный граф функциональных схем универсального зерноочистительного агрегата

Топологию мультиграфа и) описали матрицей независимых путей графа, определяющей 11-ть функциональных схем всей исследуемой системы частных технологических операций.

Построена адекватная математическая модель процесса сепарации зерна в отделении предварительной очистки зерна (ОПОЗ) и всего отделения очистки агрегата.

Математическую модель процесса функционирования зерноочистительного агрегата (ЗОА), как замкнутой квазистатичной системы

с различными -ми функциональными схемами, в общем виде можно

записать

Е^ = ^Л.сДМЛаГД*)]}-» тах ())

3„р шш,

ограничения на технологические показатели конечного продукта - зерно семенного и продовольственного назначения

л^ФЛ ¿»Ф«,] (3)

««*(*) ^ К* (*)]

Здесь Ра - вектор входных воздействий из рассматриваемую систему

А Г гД. }, (4)

где Q - подача зернового материала в агрегат; а - содержание в

исходном материале ^-ых компонентов, их плотность и влажность; М , сг ^ математические ожидания и дисперсии размеров признаков разделения^ых компонентов.

А - вектор управляющих факторов системы, обеспечивающий ее функционирование

г (5>

Факторы, входящие в выражение (5) определены.

Здесь (^[/сДл:),?^.*)] - функциоиал, определяющий показатели технологического процесса в агрегате (полнота выделения ^ых компонентов, потери зерна, чистота очищенного зерна, содержание в очищенном зерне других .¡-ых компонентов...), для различных (х)-ых его схем.

При этом, для оценки показателей функции цели (2) и показателен технологического процесса Л"" различных вариантов функциональных схем построены соответствующие математические модели, часть из которых уже известны, описывающие рассмотренные в схемах подсистемы при заданных аргументах векторов Рв (4)

и А (5). [кг {х\а1£ (х),а^ {х)Ьс6 (х)] - функционал, опреде-

ляющий стоимость потерь, связанных с выходом а\$ (х) зерна в отходы, доли выхода очищенного зерна «45 (х) содержание в очищенном зерне сорных Ьс{(х) и зерновых Ьпз5(х) примесей в зависимости от реализации ./^(х) схемы агрегата; ПБ [Ке (х), Л^ (х), Бв (х)] - функционал, определяющий изменение потребляемой агрегатом энергии и ба-

лансовой цены оборудования (х) в зависимости от использования А'Дх) схемы агрегата; 0{х,и) - графовая модель функциональных схем агрегата, определяющая вариант х-ой схемы, минимизирующей 3Пр.

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

.........1 - г

Для конкретных условий оптимизации величина критерия Зпр определяется как функция суммарных показателей всей системы операций, учитываемых в функциональной схеме

3Яр=3п (7)

где 3„ - затраты прямые на обработку 1т исходного зернового вороха (ОСТ 70.10.2-83).

Прибыль (77) при функционировании ЗОЛ

(8)

Ц 100 ' 100 ^ 100,1 " юо+яос/

где Цс, ае - оптовая цена семян и их доля выделения из исходного зернового материала в агрегате; Цфпаы - оптовая цена ¡-х фуражных отходов и их доля выделения из зернового материала при сепарации; Ци - оптовая цена исходного зернового материала. Обозначения показателей, входящих в эти выражения, определены в ОСТ 70.10.2-74.

»3«р >Ь] >Ь» А >'Оо >

* > ' Ущя * Упх1» У }за ' У XI > ' ^/м J

Условные обозначения

■ N Поток оОребтыеаемрй культуры —< (оонммоА готок)

ВовдушныА потек беа прммесей —« Воздушный потм о легкими

D й Короткие t

_ доицаров триерного блоп»)

я Легкие прнм«еи (пасм МОС-О) ^ Легко« верно (после > * Т^мяк« примесц (песо* МОС*Р) ^ выпуск материале

jL р«лраде*ттеле потока деуххсдоеоА

- Крупны* прмм*ои (сход с решет) ■ ■ Мелкие примеси (поде«*)

^1 Фуражные отходы или И сорт (проиад еортмроеальиы* реют)

— Дл*тные примеси (оэдеесчмсны*

ципиндрое триерного блоке) *

Рис.2 + Функциональная схема семяочистительного агрегата

Для параметрического анализа функциональной схемы построены математические модели в развернутом виде, описывающие процессы функционирования подсистем, входящих в функциональную схему №11 (рис*2). Учитывая, что при оптимизации параметров

аргументы вектора А (5), управляющие факторы системы имеют дискретный характер, задачи параметрической оптимизации сведены к задачам дискретного программирования, с использованием при оптимизации метода регулярного поиска — метода сканирования с ограничениями* При этом, для оценки показателей функции цели (2), определены показатели технологического процесса Q¿ [Я^ (х), Т6 (х)] для принятых вариантов функ-

циональных схем, описывающие рассмотренные в схемах подсистемы при заданных аргументах векторов (4) и А (5), функционал пг5 [й^ (х), (х), аА1 (х)] определял стоимость отходов и доли очищенного зерна исходя из показателей функционирования ЗОА, принятой стоимости очищенных семян, зерна продовольственного (при фракционной схеме очистки) и отходов (в зависимости от содержания в отходах основного зерна и зерновых примесей), затрат на очистку зерна (7) с учетом прямых затрат (8),

При построении математической модели всего агрегата использованы известные математические модели его составных элементов -воздушно-решетной зерноочистительной машины и триерного блока. Построены математические модели процессов функционирования ОПОЗ и пневмосортировального стола в составе исследуемого агрегата.

Р„ = <Ь,). С /„(Л)}

Агс -

0и|| 1С

От

V Он

■>Ь}->Ья1->ЬС>Ь,ц5 ,><2 0.2«. • б.

1 л*

> У

' У !Ы • У № > У и' • ^ в/И > ^ /й }

Рис. Э. Структурная схема отделения предварительной очнстхн зерна в семяочистнтельном агрегате

Для моделирования процесса сепарации семян зерна в агрегате построена математическая модель процесса на пневмосортировальном столе МОС-9.

Математическая модель процесса функционирования пневмосортиро-вального стола МОС-9, как замкнутой квазистатнчпой систсмы, в общем виде можно записать

ЕфрС = [Рис > А пс рже ккЛ^^ИЬ (9)

А„ссАпс, X <е в ПС.(Х,II); (10)

Ьу. 5 I5;/«: 1' 5 тс ^ [<^//с]> здесь Рис • вектор входных воздействий на используемые в ПСС частные X -вые технологические операции

?пс = Ьа > <4 Щ„м(ьХ>Гщ>ГьЛ <11 >

где обозначение части элементов идентично, как и для выражения (4), по поступающих на ПСС (индекс П); уИ}, /Ь1} - соответственно плотность и коэффициент внутреннего трения )-го компонента зернового материала; Ь^ • содержание у-го компонента в (-ой

фракции, выделенной ПСС; " Д°ля полноценного зерна не

попавшего в семенную фракцию. А11С - вектор управляющих факторов

Як- = к .«л.«^.^.^}' (12)

где па - частота колебаний деки ПСС; ап ,сс11Г. - соответственно углы поперечного и продольного наклона деки; Уьп - рабочая скорость воздушного потока над декой ПСС; Ре • площадь деки ПСС.

&псв Тт (А')] - математическая модель, определяю-

щая показатели функционирования Т„сг{х) ПСС при ее К„С6{Х^} -ой функциональной схеме, включающей X -ые операции.

Выходные показатели функционирования ПСС определяются

вектором В

В — {ЕПФ, 3Пр, £ цщ»^ ,Ъщ, Ьпс, ЬППз , 5Ш п 04) }' (13)

где обозначение части показателей идентично, как и для выражения (6), но определенных после ПСС (индекс П); - соответ-

ственно количество выделяемого на ПСС очищенного зерна и У-ых компонентов.

Выход ] -ых компонентов зернового материала в 1 -ые (( = 1 -легкие примеси, 1 = 2 - очищенные семена (очищенные семена и промежуточная фракция), | = 3 - тяжелые примеси) фракции

Япьу = <2п<*юеу <14>

где Ку - полнота выхода ] -го компонента в I -ую фракцию.

Выход в 1-ые фракции всех _/-ых компонентов и их содержание определяется по известным выражениям.

Адекватность построенных уравнений регрессии определена по известной методике.

Разработана программа ЭВМ для многомерного анализа и парам етр ичес кого синтеза различных 3-х структур ОПОЗ:

1-серийные МПО-50 и РП-50;

2-серийные МГ10-50 и РП с дополнительным ярусом решет для выделения крупных примесей;

3-пневмосепаратор МПО и РП как в структуре ОПОЗ № 2.

Используя результаты экспериментальных исследований агрегата с ОПОЗ (гл.4), с доверительной вероятностью 0,99 можно принять гипотезу об адекватности описания аналитической моделью процесса функционирования исследуемого ОПОЗ се мяо чистительного агрегата. Рассчитаны показатели функционирования различных структур ОПОЗ.

Анализ полученных функциональных показателей ОПОЗ для его различных структур показывает, что наличие в РП решетных сепараторов для выделения крупных сорных примесей существенно увеличивает их выделение в ОПОЗ на РП, снижая их содержание в зерновом материале поступающем в отделение семенной очистки. Так (см. Рис.3,а), на всем диапазоне изменения подач зернового материала в ОПОЗ полнота выделения сорных примесей в вариантах структур ОПОЗ №2 и №3 возрастает на 65-73% по сравнению с серийной структурой (№1) ОПОЗ. При этом содержание сорных примесей в зерне, очищенном ОПОЗ, функционирующем по схеме №2, снижается на 93-95%, функционирующем по схеме №3 - снижается на 82-83%.

1-у ^-орооах1 - О*»«* +0,565

Р5 =■ 0,7712 2'у = БЕ-05*1 - 0,0047* + 0.9837

я^-о.эеа

з-у = с^оогх1 • 0,0105х + о.эгзэ = 0.9171

-5}-

1-у - -0.0551 х + 0.7333 "

Р1 <■ О.ЭВ1Б

2-у =» -ОВ002*3 - О.ОЗОвж + 0Я59©

и1« оээбэ

3-у =■ -0,0476* +Й.7011

Р1 - 0,931 э

б)

Рис,3,а. Зависимость полноты выделения из зернового материала в ОПОЗ сорных Б вс (а) и зерновых Е впэ (б) примесей от подачи О зернового материала и структуры ОПОЗ: 1-серийные МПО-50 и РП-50; 2-ссрнйная МПО-50 и РП с выделением крупных и мелких сорных примесей; 3-пневмосепаратор МПО и РП с выделением крупных н мелких

Выявлено, что максимальная полнота выделения зерновых примесей (0,683-0,806) определена при функционировании ОПОЗ по схеме №2.

Средний рост полноты выделения в ОПОЗ (схемы №2) зерновых примесей, по сравнению с ОПОЗ схемы №1; 3-21-24%.

При этом содержание зерновых примесей в зерне, очищенном в ОПОЗ (схема Яя2) снижается на 41-43%.

При этом рост чистоты зерна, очищенного в ОПОЗ по схеме №2 на 0,70-0,73% выше, чем при очистке зернового материала в ОПОЗ по схемам №1 и №3.

Окончательная оценка целесообразности использования в ОПОЗ рассмотренных функциональных схем определилась при системной оценке функционирования всего зерноочистительного агрегата по экономическим критериям с учетом известных функциональных ограничениях.

В третьей главе «Структурная оптимизация отделения предварительной очистки зерна сем яочмстительного агрегата» решены зада1!и по выявлению новых закономерностей функционирования рассматриваемых вариантов подсистем частных технологических операций ОПОЗ зерноочистительного агрегата и обоснованию его рациональной структуры и основных параметров технологического оборудования, обеспечивающие качественную очистку зернового материала с минимизацией эксплуатационных затрат.

Для возможного роста эффективности функционирования всего семяочистительного агрегата при изменении структуры операций в ОПОЗ проанализированы три различные структуры ОПОЗ, включающие различные подсистемы частных технологических операций (см. раздел 2).

Проведена параметрическая оптимизация (параметрический синтез) ОПОЗ агрегата, при этом в качестве критерия, определяющего функциональную эффективность очистки зерна в семяочистнтельном агрегате —выбран известный критерий Еф (1). При сравнительной оценке различных ОПОЗ агрегата (схемы, оборудование) использованы экономические критерии - суммарные приведенные затраты Зн (2) и прибыль Пс от очистки зерна во всем агрегате за период агросрока (8).

Задачи параметрической оптимизации сведены к задачам дискретного программирования с использованием при оптимизации метода регулярного поиска — метода сканирования с ограничениями. При этом для оценки показателей функции цели, (1) показатели технологического процесса бД^Д^^М] для различных вариантов функциональных схем ОПОЗ и постоянной функциональной схемы семяочистительного

отделения агрегата, определялись при моделировании процесса функционирования всего семяочистительного агрегата.

Экономические показатели функционирования всего семяочистительиого агрегата с различными структурами ОПОЗ, определялись по программе Экон-Р (ДГТУ).

Показатели функционирования определены для всех схем функционирования ОПОЗ (три схемы) ( рис,4). _

99.894

99.092 -

п X 99,09 ■

й 99,680 -

п о 99.886 -

1— 99.884 -

J 99.802 -

39.88 4

1 ^- !

з •*"-■-, ; 1

-1 !

I

О!

3

о

0.12 п 0.11В 0,116 0.114 0,112 0,11 0^108 0,106 0,104

о> О 0,12 -)

3 к 0,1 -

С X ода ■

* о. 0,06 -

и о 0,04 •

0,02 -

о □

3 О. кг/с 4

г =4

г-—

0 *1 ; 1 О. кг/с 4

3 О, КГ/С 4

Рис,4. Зависимость чистоты очищенного в сем яо чиститель ном агрегате зерна, содержание в нем зерновых и сорных примесей от подачи зернового материала н структуры ОПОЗ: 1-ОПОЗ включает серийные машины МГ10-50 и РГ1-50; 2-ОПОЗ включает серийную машину МГ10-50 и РП с выделением крупных н мелких сорных примесей; З-ОПОЗ включает пневмосепаратор МПО и РП с выделением крупных и мелких сорных примесей

Выявлено, что, для принятых условий моделирования, рациональной можно считать ОПОЗ, функционирующее по схеме №1.

В четвертой главе «Функциональные испытания емяочмстительных машин и сем я очистительного агрегата» проведена экспериментальная оценка показателей функционирования опытного образца семя очистительного агрегата 3AB-50/30/12 с функциональной схемой ОПОЗ №1 (см. рис.2).

Семяочистительный агрегат был установлен на строительной базе агрегата ЗАВ-25 центрального тока СПК «Колос» (Ростовская область, Мясниковский район).

Испытания проводились по ГОСТ 16504-81 в режимах семенной очистки (последовательной и 2-х фракционных) зерна пшеницы «Зериоградская 9», поступающей из бункера комбайна в период уборкн прямым комбайнировапием. Исходный зерновой материал, содержал зерновых примесей -3,9%, сорных лримесей-3,14%, влажность 12,9%, натура - 706,8 г/л._

Чистота зерна

99,& 1

99,7 -

о 99,6 -

<i 99.5 -

99,4 -

99,3 4

8

Q.tW

11

Рис.5.

Установлено, что в режиме последовательной семенной очистки зерна пшеницы при вариации подач 5,94-10,80 т/ч полнота выделения сорных примесей £„¡=98,9-94,9%, полнота выделения зерновых примесей Ео,„=98,57-95,02%. Чистота очищенного зерна А„„=99,73-99,39% (Рис.5), содержание в очищенном зерне сорных примесей Ве=0,03-0,13%, зерновых примесей В1ГЭ*=0,16-0,41%, потери зерна в сорные отходы 5, =0,44-0,55%.

Производительность агрегата при получении семян пшеницы 1-го класса (чистота А,„ й 99,5%)-10,25 т/ч. Выход семян к исходному зерновому материалу - 84 %, фуража - 16 %.

Выявлено, что в режиме фракционной технологии очистки семян, с использованием 2-го в решетном ярусе решета с продолговатыми отверстиями 2,8 мм и круглыми отверстиями а 4,0 мм и вариации подач зернового материала соответственно: 0=7,78-17,64 т/ч; полнота выделения сорных примесей соответственно £«=94,9-97,8% и Е«=95,3-98,2%, зерновых примесей Еот=92,7-9В,9% н Ет „=92,0-98,5%, чистота очищенного зерна А, „=99,45-99,82% (Рнс.6) и Апо=99,45-99,85%. Содержание в очищенном зерне сорных примесей Вс=0,025-0,08% и Вс=0,05-0,125 % зерновых примесей В,,^ 0,19-0,5% и Вп)= 0,10-0,52, потери зерна в сорные отходы 5, = 0,28-0,33% и =0,32-0,38%.

■ ■ Рис .6.

*

Производительность агрегата при получении семян пшеницы 1-го класса соответственно 16,63 т/ч и 16,44 т/ч.

Выход семян к исходному зерновому материалу. 72 % и 72,1 % соответственно, очищенного мелкого зерна (продовольственного назначения)-18,5 % и 19%, фуражного зерна б % и 5 %.

Выявлены основные экономические показатели рассматриваемых схем работы агрегата.

Для полученных рациональных производите л ьностей агрегата, обеспечивающих выход качественных семян суммарные эксплуатационные затрать! на очистку 1т семян соответственно: 1я схема (последовательная) 64,0 руб/т, фракционная схема (схема №2) 50,0 руб/т, фракционная схема (схема ХаЗ) 48,0 руб/т.

Для этих условий прибыль от очисткц одной тонны исходного зерна в агрегате соответственно:

1-ая схема 990,0 руб/т, 2-я схема 1115,0 руб/т, 3-ая схема 1120,0 руб/т.

В пятой главе «Сравнительные функциональные и экономические показатели одно- и двухцикловой очистки семян пшеницы в зерноочистительных агрегатах» проведена экспериментальная проверка двух {эталон и одноцикловой) технологий очистки семян.

Двух цикловая очистка (поле — агрегат-ток-агрегат- хранилище семян) семян озимой пшеницы «Красота» проведена на зерноочистительном агрегате ЗАВ-40 ЗАО «Кубань» Каневского района, Краснодарского края.

Выявлена функциональная и экономическая эффекивность одноцикловой семенной очистки зерна пшеницы на семяочистительном агрегате ЗАВ-50-30-12 СПК «Колос» Мясниковского района Ростовской области.

Дополнительно к эффективным технологическим и экономическим показателям функционирования более дорогостоящих семяочисти-тельных агрегатов при одноцикловой очистке семян можно добавить рост урожая от использования семян с меньшими микроповреждениями.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Анализ функционирования различных технологий и технических средств для очистки семян зерновых культур на предприятиях АПК ФО показал, что необходимость получения требуемого качества очистки семян определяет, как правило, 2-3-х кратную очистку семян в существующих зерноочистительных агрегатах и это, в свою очередь, существенно повышает м нкроповрежденне семян, затраты на его очистку и хранение.

2. На основе моделирования частных технологических операций, формирующих различные подмножества операций 3-х иерархических уровней отделений очистки универсального зерноочистительного агрегата, построена адекватная многомерная математическая модель процесса функционирования отделения очистки агрегата с задаваемыми

аргументами векторов входных 7**, управляющих А воздействий и выходных В характеристик подсистем вариантов частных операций. Разработан алгоритм и программы ЭВМ для многомерного анализа и параметрического синтеза рабочих элементов, реализующих анализируемую подсистему частных операций в отделении очистки агрегата.

3. На базе статистического подхода и методов системного анализа построена адекватная многомерная математическая модель процесса сепарации зерна пшеницы на пневмосортировальном столе кон-

конфигурации МОС-9. Разработан алгоритм и программа ЭВМ, рассчитаны и затабулированы основные показатели функционирования пневмосортировального стола при вариации подач 1,54-2,79 кг/с (5-10 т/ч).

4. Построена топологическая модель, формирующая варианты подмножеств частных технологических операций в виде замкнутого графа, определяющая различные (11 схем) функциональные схемы отделения очистки агрегата, описываемые матрицей независимых путей, позволяющей при моделировании оценивать рациональные функциональные схемы отделений очистки агрегата при задаваемых входных воздействиях и выходных показателях процесса,

5. Используя методы моделирования и многомерного анализа проведена оценка функционирования ОПОЗ с различными подмножествами частных технологических операций (3-й варианта). Установлено, что наличие в РП решетных сепараторов для выделения крупных сорных примесей существенно увеличивает их выделение в ОПОЗ на РП, снижая их содержание в зерновом материале поступающем в отделение семенной очистки (в воздушно-решетную машину). Так, на всем диапазоне изменения подач зернового материала в ОПОЗ полнота выделения сорных примесей в вариантах структур ОПОЗ №2 и №3 возрастает на 65-73% по сравнению с серийной структурой (№1) ОПОЗ. При этом содержание сорных примесей в зерне, очищенном ОПОЗ, функционирующем по схеме №2, снижается на 93-95%, функционирующем по схеме №3 - снижается на 82-83%.

Установлено, что в рассмотренном диапазоне изменения подач зернового материала (1,65-5,65 кг/с), полнота выделения сорных примесей и их содержание в очищенном зерне статистически незначимо зависят от величины подачи зернового материала в ОПОЗ.

Установлено, что величина подачи зернового материала в ОПОЗ статистически значимо влияет на полноту выделения из него зерновых примесей.

Выявлено, что максимальная полнота выделения зерновых примесей (0,683-0,806) определена при функционировании ОПОЗ по схеме №2. Средний рост полноты выделения в ОПОЗ (схемы №2) зерновых примесей, по сравнению с ОПОЗ схемы №1; 3 - 21-24%,

При этом содержание зерновых примесей в зерне, очищенном в ОПОЗ (схема №2) снижается на 41-43%.

Установлено, что величина комплексного показателя очистки зерна — его чистота, также, на основе вышеизложенных причин, значимо выше при очистке зерна в ОПОЗ по схеме №2. При этом рост чисто-

ты зерна, очищенного в ОПОЗ по схеме №2 на 0,70-0,73% выше, чем при очистке зернового материала в ОПОЗ по схемам №1 и №3.

6. Показана, с доверительной вероятностью 0,95, адекватность описания математической моделью процесса сепарации зерна пшеницы в отделении очистки семяочистителыюго агрегата.

Установлено, что относительная ошибка расчетных показателей функционирования отделения очистки семяочистительного агрегата для рассмотренных условий функционирования, при оценке чистоты очищенного зерна 0,040-0,131%, при оценке содержания сорных примесей 63,82-73,33%, зерновых примесей 25,25-164,44%.

Достаточная точность расчетных показателей функционирования отделения очистки зерноочистительного агрегата позволяет использовать построенные (см.раздел 2.1) и известные математические модели для многомерного анализа и параметрической оптимизации семяочистительного агрегата при известных аргументах входных и управляющих воздействий и заданных ограничений .

7. При моделировании процесса функционирования отделения семенной очистки с различными структурами ОПОЗ выявлено снижение различий показателей качества очищаемого зерна в различных ОПОЗ при его последовательной доочистке в зерноочистительных машинах отделения семенной очистки. Так, после различных структур (три схема) ОПОЗ, чистота зерна, поступающая в отделение семенной (при Q-2tS кг/с) очистки была соответственно: схема №1 - 97,750%, схема №2 - 98,996%, схема №3 - 98,083%.

После очистки зерна в воздушно-решетной машине ОЗС-50/25/10 чистота очищенного зерна для этих же схем ОПОЗ соответственно 99,509%, 99,624% и 99,526%, а разница в чистоте зерна, по отношению к прототипу (схема ОПОЗ №1) соответственно на 0,116% и на 0,017%.

После очистки зерна в триерном блоке ЗАВ-10.90000А чистота зерна соответственно 99,879%, 99,878% и 99,879%, а разница в чистоте на 0,001% и на 0%. После окончательной очистки зерна на ппевмосор-тнровальном столе МОС-9, чистота зерна соответственно 99,887%, 99,888% и 99,886%, а разница в чистоте на 0,001% и на 0,001%.

При этом чистота семян, очищенных в сем я очистительном агрегате с различной структурой ОПОЗ отвечала требованиям к семенам высшего качества оригинальные (ОС) или элитные (ЭС) (ГОСТ Р 52325-2005) до подачи 2,80 кг/с (10,08 т/ч). С увеличением подачи в агрегат потери зерна в отходы возрастают (в триерном блоке) и превышают агротребовапия (более 3% в ТБ).

При этом была определена значимая разница в количестве выхода зерна в семенную фракцию.

8. Выявлено, что, для принятых условий моделирования, с учетом балансовой ценя семяочистительного агрегата с различными структурами ОПОЗ, по критерию — затраты приведенные на очистку 1 т зерна и прибыль от функционирования агрегата за агросрок, рациональной можно считать ОПОЗ, функционирующее по схеме №1.

Относительное снижение приведенных затрат при очистке семян в агрегате с ОПОЗ (скема №1) по сравнению со схемами ОПОЗ №2 и ХаЗ соответственно на 3,922% и на 3,783%.

Относительный рост прибыли от очистки семян в агрегате со структурой ОПОЗ (схема №1) по сравнению с использованием других структур ОПОЗ (схема №2 и №3) соответственно на 126,444 тыс. руб. и на 1028,704 тыс. руб.

9. При моделировании выявлено устойчивое выполнение показателей назначения семяочистительным агрегатом с использованием структуры ОПОЗ по схеме №1 для .принятых технологических свойств исходного зернового материала и заданных агропоказатслях процесса сепарации.

10. По результатам испытаний опытного образца агрегата установлено эффективное функционирование ОПОЗ по схеме Xsl, что подтверждает результаты моделирования, определено, что производительность агрегата по технологической схеме очистки № I (последовательная схема) при обеспечении условий получения семян высшего качества (ОС или ЭС) 2,85 кг/с (10,25 т/ч), по фракционной схеме (схема №2) (2-ое решето в решетном ярусе о 2,8 мм)-4,62 кг/с (16,63 т/ч), по фракционной схеме (схема №3) (2-ое решето в ярусе 0 4,0) 4,57 кг/с (16,44 т/ч), прирост производительности агрегата, работающего по схеме №3 по сравнению со схемой Xsl на 60,4 %.

11. Для полученных рациональных производительностей агрегата, обеспечивающих выход семян высшего качества, суммарные эксплуатационные затраты на очистку 1т семян снижены при очистке семян пшеницы но схеме ХаЗ по сравнению с эталоном (схема №1) - на 25,0%.

Прирост прибыли от очистки 1-ой тонны исходного материала в агрегате по схеме ЯеЗ, по сравнению со схемой Хг2-на 13,0%.

Прирост прибыли от эксплуатации агрегата по фракционной схеме (схема ХзЗ) очистки семян за агросрок, по сравнению с последовательной схемой (схема Хг1)-на 68%.

Снижение трудоемкости семенной очистки зерна пшеницы в агрегате при использовании фракционной схемы (схема №3), по сравнению с последовательной схемой (схема №1) соответственно на 35,3% и на 40%.

Уменьшение срока окупаемости затрат при эксплуатации агрегата по фракционной схеме (схема № 3) по сравнению с последовательной (схема №1)-на 41,7%.

12. Проведенные функциональные испытания нового универсального зерно- семяочистительного агрегата показали рациональность реализации в нем новой одно цикловой схемы очистки семян с использованием фракционных технологий, обеспечивающих выход (к исходному зерновому материалу) 72% семян, выровненных по размерам, 19% зерна продовольственного и 5-6 % фуражных отходов.

13. Сравнительные технологические и экономические показатели одноцнкловой (агрегат ЗАВ -50/30/12) и 2-х цикловой (серийный агрегат ЗАВ-40) очистки семян пшеницы показали, что полнота выделения сорных и зерновых примесей при одноцнкловой очистке в семяочистительном агрегате 3AB-50/30/12 соответственно на 9,74 % (Подача 5 т/ч), на 10,60% (подача 10 т/ч) и на 2,52% и 4,59% выше, чем при двухцикловой очистке в простом зерноочистительном агрегате ЗАВ-40.

Суммарные эксплуатационные затраты на очистку 1 тонны семян пшеницы при подаче в агрегат 10 т/ч при одноцнкловой системе очистки в специальном семяочистительном агрегате 3AB-50/30/12 на 94,93% ниже, чем при 2-х цикловой очистке в агрегате ЗАВ-40, соответственно 66,25 рубУт и 129,14 рубЛ.

При этом прибыль от семенной очистки 1 тонны зерна в агрегате при одноцнкловой очистке 1216,,82 руб./т., а при 2-х цикловой — 1171,82 руб/г., что при годовой выработке агрегатами 4000 т. обеспечит дополнительную прибыль на один агрегат 3AB-50/30/12 ISO тыс. рублей.

При одноцнкловой очистке семян пшеницы существенно на 2029,32% меньше материалоемкость технологического оборудования и на 150% меньше трудоемкость очистки семян.

14. С учетом вышеизложенного, для рассмотренных условий проведения анализа, очевидно, что использование 2-х цикловой системы очистки семян зерновых по технологическим и экономическим показателям существенно уступают одноцнкловой системе очистки семян с использованием более сложного и дорогого зерноочистительного агрегата.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ермольев Ю.И., Шелков М.В., Решетин Н.А., Глазунов Г.П., Ермольева И.Ю. Новые технологи последовательной и фракционной очистки семян // Деп. в ВИНИТИ. - №1768. - В 2003. - 12 с. - ДГТУ, 2003.

2. Ермольев Ю.И., Шелков М.В., Глазунов Г.П., Московский М.Н. Резервы повышения производства зерна на агропромышленных предприятиях. Матерериалы Всерос. науч.-техн. конф. «Теория и проектирование сельскохозяйственных машин и оборудования» / - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2004.

3. Ермольев Ю.И., Глазунов Г.П., Бутовченко А.В. Сравнительные функциональные и экономические показатели одно- и двухцикло-вой очистки семян пшеницы в зерноочистительных агрегатах // Деп. в ВИНИТИ. - №973. - В 2005. - 31 с. - ДГТУ, 2005.

4. Ермольев Ю.И., Московский М.Н., Шелков М.В., Глазунов Г.П. Фракционные технологии и технические средства для семенной очистки зерна / Известия Тульского гос. университета. Серия «Проблемы сельскохозяйственного машиностроения». — Вып.2. — С.106-115. — ТГТУ, 2005.

5. Ермольев Ю.И., Шелков М.В., Московский М.Н., Глазунов Г.П. Современные технологии и технические средства для семенной очистки зерна // Вестник ДГТУ. - Т.5. - №5(27). - С.665-674. - ДГТУ, 2005.

6. Глазунов Г.П. Показатели функционирования зерноочистительных агрегатов при двух и одноцикловой очистке семян // Деп. в ВИНИТИ. - №940. - В 2005. - 22 с. - ДГТУ, 2005.

7. Ермольев Ю.И., Глазунов Г.П. Математическая модель процесса сепарации зернового материала в отделении предварительной очистки семяочистительного агрегата // Известия Тульского гос. университета. — Серия «Технические науки». — 2006. - ТГТУ, - С.18 с.

В наборпечать гЗ.У'Г.С'З'

Объем-/, ^усл.пОфсет. Формат 60x84/16,

Бумага тип №3. Заказ Тираж</#0.

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344010, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Пути повышения качества очистки семенного материала.

1.2. Зерноочистительные машины и агрегаты используемые для семенной очистки зерновых.

1.3. Современные тенденции повышения качества очистки семян Зерновых культур.

1.4. Цели и задачи исследований.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ ЗЕРНА В УНИВЕРСАЛЬНОМ СЕМЯОЧИСТИТЕЛЬНОМ АГРЕГАТА.

2.1. Обобщенная математическая модель агрегата.

2.1.1. Математическая модель процесса сепарации зернового материала в ОПОЗ семяочистительного агрегата.

2.1.2. Математическая модель процесса сепарации зернового материала на пневмосортировальном столе.

2.1.2.1. Математическая модель.

2.1.2.2. Уравнения регрессии процесса выхода компонентов зернового материала в различные фракции.

2.1.3. Моделирование процесса сепарации зернового материала на пневмосортировальном столе.

2.1.3.1. Величины аргументов входных и управляющих воздействий.

2.1.3.2. Моделирование процесса сепарации.

2.2. Моделирование процесса сепарации зернового материала в семяо-чистительном агрегате.

2.2.1. Величины аргументов векторов входных и управляющих воздействий.

2.2.2. Моделирование процесса сепарации зернового материала в ОПОЗ семяочистительного агрегата.

2.2.2.1. Оценка адекватности описания математической моделью процесса функционирования ОПОЗ семяочистительного агрегата.

2.2.2.2. Моделирование процесса сепарации зернового материала в

ОПОЗ с различной структурой.

2.2.3. Оценка показателей функционирования семяочистительного агрегата при моделировании.

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 млп.т.

Недостаточное состояние зернового хозяйства России объясняется невысоким технологическим и техническим уровнем всего цикла работ по производству зерна, ограниченностью материальных и финансовых возможностей производителей зерна и техники.

Существующие и работающие на предприятиях АПК зерноочистительные агрегаты типа ЗАВ-40, ЗАВ-20, ЗАВ-25 и их различные модификации, используемые для подготовки семенного материала на предприятиях (2-ая, 3-я репродукции семян), оснащенные воздушно-решетными зерноочистительными машинами ЗВС-20А и используемыми в последние годы машины 03C-50/25/10 не в полной мере обеспечивают качественную очистку зерна до кондиций семенного назначения. Получение требуемого качества очистки предопределяет, как правило, 2-3-х кратную очистку семян в зерноочистительных агрегатах типа ЗАВ-20, ЗАВ-40, и это, в свою очередь, существенно повышает макро- и микроповреждение семян, что резко ухудшает их семенные показатели и возможность длительного хранения.

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 обуславливает необходимость своевременного проведения соответствующих НИОКР.

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

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 обеспечивает разработку и выпуск высокопроизводительной сельскохозяйственной техники для послеуборочной обработки зерновых культур.

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 семенной очистки в агрегатах.

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

Решение этих задач позволяет формализовать методы проектного решения задач создания и параметрического синтеза унифицированных модульных рядов, универсальных решетных модулей, воздушно-решетных зерноочистительных машин и их рациональных групп для последовательной и фракционной очистки зернового материала в семяочистительных 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 одноцикловых последовательной и фракционной технологиях.

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

Цслыо работы является параметрический и структурный синтез подсистемы зерноочистительных машин в отделении поточной очистки семяочисти-тельного агрегата и выявлении основных закономерностей их функционирования при одноцикловой последовательной и фракционной технологиях очистки семян зерна пшеницы.

Для реализации поставленной цели решены задачи исследований и выносятся на защиту следующие основные положения:

1. Моделирование технологического процесса очистки семян зерновых в семяочистительном агрегате с различными структурами отделений предварительной очистки зерна (ОПОЗ).

2. Результаты многомерного анализа процесса функционирования ОПОЗ и всего отделения очистки семян в агрегате.

3. Параметрическая и структурная оптимизация отделения очистки семян в агрегате с ОПОЗ.

4. Результаты сравнительных, функциональных и экономических показателей одно и двухцикловой очистки семян пшеницы в семяочистительных агрегатах.

2.3. Заключение

1. На основе моделирования частных технологических операций, формирующих различные подмножества операций 3-х иерархических уровней отделений очистки универсального зерноочистительного агрегата, построена адекватная многомерная математическая модель процесса функционирования отделения очистки агрегата с задаваемыми аргументами векторов входных^, управляющих/i воздействий и выходных В характеристик подсистем вариантов частных операций. Разработан алгоритм и программы ЭВМ для многомерного анализа и параметрического синтеза рабочих элементов, реализующих анализируемую подсистему частных операций в отделении очистки агрегата.

2. На базе статистического подхода и методов системного анализа построена адекватная многомерная математическая модель процесса сепарации зерна пшеницы на пневмосортировальном столе конфигурации МОС-9. Разработан алгоритм и программа ЭВМ, рассчитаны и затабулированы основные показатели функционирования пневмосортировального стола при вариации подач 1,54-2,79 кг/с.

3. Построена топологическая модель, формирующая варианты подмножеств частных технологических операций в виде замкнутого графа, определяющая различные (11 схем) функциональные схемы отделения очистки агрегата, описываемые матрицей независимых путей, позволяющей при моделировании оценивать рациональные функциональные схемы отделений очистки агрегата при задаваемых входных воздействиях и выходных показателей процесса.

4. Используя методы моделирования и многомерного анализа проведена оценка функционирования ОПОЗ с различными подмножествами частных технологических операций (3-й варианта). Установлено, что наличие в РП решетных сепараторов для выделения крупных сорных примесей существенно увеличивает их выделение в ОПОЗ на РП, снижая их содержание в зерновом материале поступающем в отделение семенной очистки (в воздушно-решетную машину). Так (см. рис.2.21,а, рис.2.22,б), на всем диапазоне изменения подач зернового материала в ОПОЗ полнота выделения сорных примесей в вариантах структур ОПОЗ №2 и №3 возрастает на 65-73% по сравнению с серийной структурой (№1) ОПОЗ. При этом содержание сорных примесей в зерне, очищенном ОПОЗ, функционирующем по схеме №2, снижается на 93-95%, функционирующем по схеме №3 - снижается на 82-83%).

Установлено (см. табл.2.8, Рис.2.21,а, Рис. 2.22,6), что в рассмотренном диапазоне изменения подач зернового материала (1,65-5,65 кг/с), полнота выделения сорных примесей и их содержание в очищенном зерне статистически незначимо зависят от величины подачи зернового материала в ОПОЗ.

Установлено (табл.2.8, рис.2.21,б, рис.2.22,в), что величина подачи зернового материала в ОПОЗ статистически значимо влияет на полноту выделения из него зерновых примесей (меньшая или большая загрузка подсевных решет РП-50 очевидно влияет на полноту выделения зерновых примесей).

Выявлено, что максимальная полнота выделения зерновых примесей (0,683-0,806) определена при функционировании ОПОЗ по схеме №2. Это можно объяснить рациональной последовательной загрузкой подсевных решет «сверху» через решето для выделения крупных примесей и снижение в зерновом материале, поступающем на подсевные решета, крупных примесей, плохо выделяемых в машине предварительной очистке зерна без использования в ней скельператора (схема №3 ОПОЗ).

Средний рост полноты выделения в ОПОЗ (схемы №2) зерновых примесей, по сравнению с ОПОЗ схемы №1; 3 - 21-24%.

При этом содержание зерновых примесей в зерне, очищенном в ОПОЗ (схема №2) снижается на 41-43%).

Установлено, что величина комплексного показателя очистки зерна - его чистота, также, на основе вышеизложенных причин, значимо выше при очистке зерна в ОПОЗ по схеме №2 (см. табл.2.8, рис.2.22,а). При этом рост чистоты зерна, очищенного в ОПОЗ по схеме №2 на 0,70-0,73% выше, чем при очистке зернового материала в ОПОЗ по схемам №1 и №3.

Окончательная оценка целесообразности использования в ОПОЗ рассмотренных функциональных схем определится при системной оценке функционирования всего зерноочистительного агрегата по экономическим критериям с учетом известных функциональных ограничениях.

5. Показана, с доверительной вероятностью 0,95, адекватность описания математической моделью процесса сепарации зерна пшеницы в отделении очистки семяочистительного агрегата.

Установлено, что относительная ошибка расчетных показателей функционирования отделения очистки семяочистительного агрегата для рассмотренных условий функционирования, при оценке чистоты очищенного зерна 0,040-0,131%, при оценке содержания сорных примесей 63,82-73,33%», зерновых примесей 25,25-164,44%).

Достаточная точность расчетных показателей функционирования отделения очистки зерноочистительного агрегата позволяет использовать построенные (см.раздел 2.1) и известные [58,63,67] математические модели для многомерного анализа и параметрической оптимизации семяочистительного агрегата при известных аргументах входных (2.4) и управляющих (2.5) воздействий и заданных ограничений (2.3).

1. Ермольев Ю.И. Технологические основы интенсификации процесса сепарации зерна воздушно-решётными зерноочистительными машинами и агрегатами.Дис.д.т.н., Ростов-на Дону, 1990.

2. Шелков М.В. Интенсификация процесса сепарации зерна в отделении очистки зерноочистительного агрегата. Дис.к.т.н., Ростов-на Дону, 2001.

3. Московский М.Н. Новые технологии последовательной и фракционной очистки семян зерновых культур. Депон. в ВИНИТИ.

4. Ермольев Ю.И., Шелков М.В. Моделирование процесса сепарации зерна в воздушно-решетной зерноочистительной машине. Сборник научных трудов. Научные основы решения проблем сельскохозяйственного машиностроения. Тула: Изд. Тул. ГУ, 2003г., с.86-95.

5. Ермольев Ю.И., Лукинов Г.И., Шелков М.В. Вероятностная модель процесса сепарации зернового вороха на транспортёрномскел ьператоре//Деп.ВИНИТИ.-№3311 .ДГТУ.-Ростов-на Дону, 1999.

6. Ермольев Ю.И. Интенсификация технологических операций в воздушно-решётных зерноочистительных машинах.- Ростов-на-Дону. Издательский центр ДГТУ, 1998.-494с.

7. Ермольев Ю.И., Лукинов Г.И. Моделирование процесса сепарации зерновых отходов на транспортёрном скельператоре.// Вестник ДГТУ.-Т.2.-№2(12).-2002.

8. Ермольев Ю.И., Лукинов Г.И. Моделирование процесса сепарации зерновых отходов на транспортёрном скельператоре.// Вестник ДГТУ.-Т.2.-№2(12).-2002.

9. Г.Корн и Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Издат. «Наука» физико-мат.литературы. МЛ973.

10. СТРУКТУРНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ОТДЕЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ЗЕРНА СЕМЯОЧИСТИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

11. Общей целью структурного синтеза является определение структуры, объема перечня типов элементов, составляющих объект, и способа связи элементов между собой в составе объекта 42.

12. Цель, задачи и критерии оценки эффективности функционирования ОПОЗ

13. На основании результатов исследований, априорной информации предложить варианты функциональных схем ОПОЗ агрегата как замкнутых систем взаимосвязанных частных технологических операций.

14. Построить адекватную математическую модель процессов функционирования ОПОЗ зерноочистительного агрегата как выделенных различных замкнутых квазистатичных систем частных технологических операций, формирующих различные функциональные схемы. •

15. Разработать алгоритм и программу ЭВМ для параметрической оптимизации (синтеза) ОПОЗ агрегата с различными выбранными функциональными схемами, и техническими средствами для их реализации.

16. На основе сравнения показателей эффективности функционирования различных рассматриваемых функциональных схем и технических средств для их реализации в ОПОЗ агрегата выбрать рациональную схему и оборудование (структурный синтез).

17. Структура, определяющая варианты ОПОЗ, связи между его элементами и подсистемами, их устройст ва

18. Структурная оптимизация отделения агрегата для семенной очистки зерна показала возможность использования в общей системе частных операций отделения очистки агрегата подгруппы частных операций, выполняемых МПО-50 и РП-50 (см. раздел 2).

19. Для возможного роста эффективности функционирования всего семяочистительного агрегата при изменении структуры операций в ОПОЗ проанализированы три различные структуры ОПОЗ, включающие различные подсистемы частных технологических операций (см. раздел 2).

20. В общем виде эти различные функциональные схемы ОПОЗ можно представить, используя известную методологию 67., в виде конечного ориентированного замкнутого подграфа (рис.3.1).

21. Каждая вершина X-t конечного замкнутого подграфа G(X,U), представляет Xj-ую частную технологическую операцию множества1. X = (х.,х2,.,х40).

22. Множество дуг графа U = {Ul2;U23;.;U4033), соединяющих его вершины, несут информацию о результатах предыдущих технологических операций, отражая внутреннюю взаимосвязь системы.

23. Ориентированный замкнутый подграф частных технологических операций, выполняемых в ОПОЗ агрегата. Рис. 3.1