автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение качества очистки зерна решетным сепаратором в составе поточной линии с помощью информационно-технологического обслуживания

о 0 л

г з -' -г;

На правах рукописи

СОКОЛОВ ИЛЬЯ БОРИСОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ОЧИСТКИ ЗЕРНА РЕШЕТНЫМ СЕПАРАТОРОМ В СОСТАВЕ ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ С ПОМОЩЬЮ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Чел», и тек-1497

Работа выпсинена в Челябинском государственном агроинженерном

университете

Научный руководитель: г доктор технических наук,

доцент Папин б.Д. Научный консультант: - доктор технических наук,

доцент Евсгенкоз C.B.

Официальные оппоненты: - доктор технических ¡тук,

профессор Лапшин П.Н., г кандидат технических наук, доцент Шубин Ю.П.

Ведущая организация: Челябинский научно-

исследовательский институт . сельского'хозяйства

®

Зашита диссертации состоится " 19" июня 1997 г. в ! 0.00 часс.» на заседании диссертационного совета К ¡20.46.01 Челябинского государственного агроинженерного университета по адресу: 454080, . г.Чслябинск, пр Ленина 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного агроннженерного университета.

Автореферат разослан O-ULJ? |997 г.

Ученый секретарь диссертацииhhoi о сове tа

ijCU^r

А.А.Па s psiitcH >Mr h ■ '

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Увеличение производства высококачественного зерна для продовольственных нужд при уменьшении ею себестоимости является одной из основных задач агропромышленного комплекса нашей страны. Необходимое условие для решения этой задачи - повышение качества работы и снижение энергоёмкости легочных зерноочистительных линий.

Влажность и засорённость зернового материала, поступающего на перерабатывающие предприятия, в том числе, крупяной и мукомольной промышленности, изменяются в широких пределах. Зерноочистительные линии перерабатывающих предприятий имеют жёсткую компоновку, не позволяющую изменять последовательность прохождения зерна через сепараторы, и офаниченные возможности регулировок их конструкторско-технологических параметров. Это не даёт возможности подбирать для каждой партии зерна наиболее рациональный режим работы линии, обеспечивающий очистку поступившего мазери&та до уровня зребовакий ГОСТ и экономию энергозатрат.

Анализ показывает, что среди основных типов машин, используемых в зерноочистительных линиях, наименьшей энергоёмкостью отличаются решетные сепараторы. Одни из путей повышения качества сепарации и снижения энергозатрат состоит в переходе от жёсткого к гибкому построешпо поточных зерноочистительных линий с возможностью изменения их состава, последовательности прохождения материала, режимов работы и конструкторских п;!раме;рон машин в зависимости от состава и физических свойств, исходного материала..

Выбор коикрешыл технологических схем и параметров гибкой линии возможен при условии использования информшиюнно-вычнелителыюи системы с программным обеспечением, позволяющим моделировать множество

вариантов работы сепараторов. Однако до настоящего времени такие системы не получили распространения из-за отсутствия математических моделей, связывающих всю совокупность данных об исходной зерновой смеси, схеме поточной линии и конструкторско-технолошческих параметрах сепараторов с качеством коченного продукта.

Следовательно, наряду с совершенствованием рабочих органов машин, актуальной научно-практической задачей является разработка н внедрение информационно- технолог ическог о обслуживания процесса очистки с целью повышения качества сепарации н рационального использования электро-ЭНфГИИ. -

Работа выполнялась в соответствии с планом НИОКР № 13 - 11 Министерства хлебопродуктов РСФСР на 1990-94 гг. ■" Разработать информационно-вычислительную систему для технологической линии очистки зерна зер-ноперерабатываюшего предприятии" и планами НИР Челябинскою государственного агроинженернош университета в 1984-1994 п.

Цель исследования - повышение качества сепарации зерновых смесей с помошью гибкого построения пото«ных 'зер11орчисти1сльных линий и их ии-формационно-технологчческбш обслуживания.

Объект исследования - технологически» процесс очистки черновых смесей решётным сепаратором в составе поточной зерноочистительной линии.' . - - ■' ."';''.■■ ■ : ' .'■'.'"" '' ' , '

Предмет исследования - установление зависимости качества очиегкн от засорённости исходного материала, параметров конструкции и режима работы решётного сепаратора с учётом его места в технологической линии.

Методы исследований. При теоретическом исследований процесса ре-шётшй сепарации использовался Метод математически о моделирования, основанный на применении теории массовою обслуживания и реализованный на ЭВМ. Для обоснования и построения математической модели решёг-

нои сепарации применялись методы системного анализа, теории случайных процессов и классической нелинейной динамики. Решение уравнений динамики и другие численные расчеты выполнялись на ЭВМ с помощью стандартных профамм. При проведении экспериментальных исследований использовались методы численного и натурного эксперимента, а при обработке полученных результатов - стандартные методы теории ошибок и математической статистики.

Научная новизна. Разработана обобщённая математическая модель решётного сепаратора как многоканальной системы массового обслуживания, и на данной основе построен алгоригм расчёта нормируемых ГОСТом показателей качества очистки зерна. Установлена зависимость качества решётной сепарации от двух видов случайных помех, один из которых обусловлен переносом материала по решету, а второй - взаимодействием между час-пщами.

Установлено, чш в результат разделения зерновой смеси по одному из физических свойств, изменяются парамстры вариационных кривых но другим свойствам. Показано, что этот факт позволяет влиягь на качество очистки зерна от фудноогделимых примесей за счёт изменения последовательности сепараторов в линии..

На основе синтезированной математической модели разработан программный пакет, реализуемый на 1ВМ-совместимых компьютерах и предлагаемый ,%ля использования па зерпоперерзбатыпающих предприятиях а качестве советчика технолога. По сертификату исходной партии ¡сриа (т.е. данным о сё составе, влажности н содержании компонентов), прстрамма рассчитывает ожидаемые показатели качества очистки и путём подбора рациональных режимов обеспечивает соответствие качества очищенного зерна требованиям ГОСТ.

Пракшчеосая ценность и реализация работы. Результаты исследований испотьюват'.к: при создания ннформнцнонно-пычпелтелыюп системы

управления качеством очистки овса, внедрённой на Челябинском комбинате хлебопродуктов №1. Результаты испытаний информационно-вычислительной системы рассмотрены техническим советом комбинат, Главным техническим управлением Министерства хлебопродуктов РСФСР (протокол № ВЕ-59 от 14.12.90), Научно-техническим советом Министерства (протокол №5 от 26.11.91) и рекомендованы к внедрению на предприятиях отрасли. Результаты теоретических исследований и созданный программный пакет могут использоваться при обосновании конструктивных схем и рациональных параметров сепараторов при проектировании зерноочистительных линий.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены н одобрены на ежегодных научно-технических конференциях ЧГАУ (Челябинск, 1989-1997 гг.). Свердловского СХИ (Свердловск, 1990 г.), научно-технических совещаниях, проводившихся министерством хлебопродуктов РСФСР в 1990 и 1991 гг. Сводный научно-технический отчет по НИОКР, включая решёшую часть, прошёл рецензирование во ВНИИЗ, Инстите повышения квалификации руководящих рабошиков снаемы хлебопродуктов и ЦН И И Промзернопроектс.

Публикации. По теме днсссрпщин опубликованы 3 статьи, юшеы научного доклада, отчёт по НИР М> 02910050755 (Челябинск. 1991 i.) и рекомендации Ц Н И И Т И X j icooi ! роду к i о I!.

Структура и объём работы. Работа состоит in введения, пяти глав, выводов, библиографии и приложений. Основной текст изложен на 124 страницах, включает 18 таблиц, 20 ржликов и список литературы in 110 наименовании. В приложениях приведены пользовательское описание программною пакета и документы научно-технических советов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности работы и краткую характеристику её результатов.

В первой главе рассмотрена роль решетных машин в технологии промышленной очистки зерна и проанализированы методы моделирования решётной сепарации.

Научные основы промышленных технологий очистки зерна были созданы в работах В.П. Горячкина, И.Ф.Василенко, В.В. Горпшского, И.Е. Кожуховского, П.П.Колышева, В.А.Кубышева, М.НЛетошнева, Г.Е. Листопада, Г.Т.Павловского, Г.Д.Терскова, Н.Н.Ульриха В.М.Цециновского и других учёных.

Значительный вклад в совершенствование рабочих органов зерноочистительных машин и технологических приёмов сепарации был достигнут в работах В.И.Анискииа, В.Т.Антипина, А.М.Басова, Р.Н. Волик, В.П.Гаврилова, Н.Н.Грабельковского, А.Г.Громова, А.Н.Гудкова, Ю.И. Ермольева, П.М.Заики, В.П.Злочевского, А.Н.Зюлина, Ф.Я. Изакова, Ч'.Н.Изаксона, К.Г.Колганова, Н.И.Кленина, Н.И.Косилова, Б.П.Кутепова, П.НЛапшина, Э.И.Липковича, А.И.Любимова, Е.М.Мельникоаа, 1Г.Непомнящего, В.Д.Олейникова, БД.Папина, Г.Ф.Серого, Н.П.Сычугова, О.Ф.Терснзъева, М.А.Тулькибаева, Б.Н.Четыркина, Ю.НЛрмашева и дру-■их исследователей.

Сравнительный анализ технических характеристик сепараторов раз-ичных видов показал, что решётные сепараторы отличаются наименьшей еличнноп установленной мошносш на единицу производительности. Эш анные характеризуют шерик:бсре! аюшую роль решеток) способа сепарн-ии в зерноочнеппельпых технологиях.

Помимо upon шодтслыюст и удельного расхода шергин, »ффекпн!-ociu процесса очиоки харакгерн¡уегся показателями выхода и качеста

очищенного зерна. Эти показатели включают в себя процентное содержание основного компонента и примесей в очищенном зерне и нормируются ГОСТами. Анализ показывает, что между показателями качества очищенного зерна и состава исходной смеси существует связь, которую можно выразить в виде явной функциональной зависимости. С этой целью вводится понятие вероятности выхода {-компонента в ^фракцию сепаратора, рц. Тогда выход зерна в .¡-фракцию и содержание компонента ч этой фракции определяются выражениями:

М, £

я, = тг-=1■ О)

М0 <=1

с --L-Ji^L. п\

' I>/Л* .... 1=1.

где Bj—выход очцщеннош зерна или другой заданной фракции;

Mj - масса j-фракции;

А/о - масса исходной смеси; •

А- число компонентов;

сы - содержание i-компонента в исходной парши зерна;

С], - содержание ¡-компонента в j-фракции;

ni/j— масса i-компонента в j- фракции.

Обобщение и анализ многочисленных экспериментальных данных показывает, что вероятности р» являются функциями KOiicipvKiiiii!(ыл параметров сепаратора, режима колебаний решет.(амплитуд),!, час,'ты, направления колебаний), подачи и влажности смесн. В огшчис or выражении (1,2), явный вид mix функций в большинстве случаев не может быгь установлен. Однако уточнение физических подходов к анализу процесса сепарации н леи-

ление информативности его математических моделей позволяет строить более мощные вычислительные алгоритмы и находить указанные вероятности численными методами.

Таким образом, для достижения пели, поставленной в работе, было необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить характеристики компонентов зерновой смеси, поступающей на обработку с целью получения исходного материала для производства крупы или помола.

2. Разработать математическую модель решетной сепарации, связывающую нормируемые ГОСТом показатели качества конечного продукта, параметры конструкции решётного сепаратора и режим его работы с составом и свойствами исходной зерновой смеси, а также учитывающую изменения последовательности рабочих органов поточной лннин.

3. Проверить работоспособность и адекватность модели на основе сопоставления теоретически рассчитанных и экспериментальных закономерностей работы решёг, а также прямого сравнения прогнозируемых и фактических результатов очистки зерна на решётном стане промышленного сепаратора действующей поточной линии.

4. Разработать программный продукт, обеспечивающий решение прямой н обратной задач сепарации в режиме диалога компьютера с оператором зерноочиспиельной линии.

5. Определить наиболее рациональные конструкторские параметры и режимы работы решетного сепаратора с учётом его положения в составе поточной линии при очиспсе зерновых смесей переменного состава.

. 6. Дат ь технико-экономическую и энергетическую оценку управляющих решений, вырабатываемых компьютерной системой информационного обслуживания поточной зерноочистительной линии.

[¿ищая.-ОШ'Ш посвящена обоснованию и разработке математической модели решёпюго сепаратора как системы массово!о обслуживания. В пси ставится и решается задача о вычислении вероятности вы\ола компонентов

зерновой смеси в сход и проход решета, на основе которой определяются нормируемые ГОСТом показатели качества очистки зерна.

Поведение части, в зоне отверстия решета представляет собой сложное сочетание случайных и детерминированных событий. Анализ показывает, что эволюция системы часгац может бьггь описана как марковский процесс с дискретной последовательностью состояний. Это позволяет отнести решётную сепарацию к одному ш видов процессов массового обслуживания, где элементарным канатом обслуживания является отверстие решета. Каждый ряд отверстий образует сыггему параллельных каналов, представляющую одну из последовательных фаз обслуживания, через которые проходит зерно по мере своего движения по решету. Таким образом, решето представляется как многоканальная многофазная система массового обслуживания (СМО).

Работа СМО характеризуется интенсивностами потоков поступающих заявок и обслуживании, подчиняющихся закону Пуассона:

' /.(í)-.--^', . О)

; /М^ие" • (4)

где/ (t) - плотность вероятности того, что интервал времени между двумя последовательными событиями превышает величину г; Х - интенсивность потока заявок, рааная среднему значению /,/1). ц - интенсивность потока обслуживания.

* = ; Л ■";. (5)

W ....

где Q - подача смеси на вход сепаратора; с« - содержание ¡-компонента в смеси; <m¡> - средняя масса чатщ нкомпонснгачсмеси;

/„ - среднее время обслуживания, т.е. просеивания частацы через отверстие.

Вероятности переходов системы частиц аз одного состояния в другое описываются известной системой уравнений Колмогорова. Её решение для предельного стационарного режима приводит к следующим выражениям для расчёта вероятности выхода компонентов зерновой смеси в сход решета пост ле прохождения /? рядов отверстий:

(6)

Я*\ 'Й

где вероятность выхода частиц /-компонента в сход решета; г - порядковый номер ряда отверстий по пути следования смеси; <р, - вероятность просеивания частицы при условии её попадания на отверстие;

. рг( ■ - вероя тность непопадания частиц на отверстие в г - ом ряду решета;

■ << Л "

X Гк

■ Рн=1--Л-1- "Л -•• (8)

уКг+ $ К .

ыор1 .ы.1я/пУ Для вычисления вероятностей выхода компонентов в сход п проход решета по формулам (6,7), необходимо определить вероятность просеивания частицы при её попадании на координатное поле отверстия. Оценку этой вероятности выполняли на основе известного выражения, предложенного В.В.Горшнскнм:

Р{у)=Ру[ ¡-Ф(ч)!(9) где .< скорость частицы,

1 еомс.ричсскни фактор, учитывающий размеры частицы и перемычек. .1 кьел.е ¡,г ...численность ориентации частишл ошосч^иыюоп'срсшя;

ф(--) = —¿=Ле 2<,2 1 (10)

а-/2л с

Уч, - критическая скорость.

Для вычисления скорости частиц использовали модель вибропереме-щеник плоской частим по наклонной плоскости в безотрывном режиме, представленную уравнением:

Ле^сОБрвте)/ + ^вта -р(.1ш2 51пЭ51пса/ + ¿»соза^п!'—^]. (П) ш 4 ' \citJ

где х - координата частицы, отсчитываемая вдоль решега;

А - амплитуда колебаний решета;

е - циклическая частота колебаний;

р - угол направления колебаний относительно решета;

а - угол наклона решета;

р - коэффициент трения частиц по поверхности решета; ^ - ускорение свободного падения.

Подсгавляя в уравнение (II) перечисленные параметры режима колебаний решета, находили перемещение и скорость частицы относительно решега как функцию времени, применяя метод численного инзегрирования Руиге-Кугга 2-го порядка. Результаты расчёта, для некоторых режимов колебаний представлены в графической форме на рис. I. Значения скорости вводили в формулу (9) и определяли вероятность просеивания <р (у) при различных скоростях. Усреднённое значение <? (у) использовали для расчёта вероятностей выхода данного компонента в сход и проход решета (6,7).

Таким образом, результатом данной главы является построение расчётной схемы для вычисления вероятностей р», что позволяет определять показатели качества очистки по формулам (1,2).

В третьей главе изложены методики решения поставленных экспериментальных задач, в том числе проверок адекватности предлагаемой матема-

гичсской модели решётной сепарации и эффективности её использования три прогнозировании качества очистки на производстве.

. !. ✓

<•.(.--:--J--j-.i--i.--l/-

ЬТГГГТ'Г ; ;

к, и

1и

ш

I 1 2 !.4 1 U 2 t, с

: : : :

• • ^ : !

; |

i... ■7~ ; 1 ■ 1

: 1 ., ,, J

Рис.!. Зависимости перемещения (а,в) и скорости (б,г) от времени, рассчи -тайные дня зерновок овса при следующих режимах: а,б - частота 350 мин-1, амплитуда 7 мм; в,г - частота 500 мин-', амплитуда 11 мм.

Физические свойства экспериментальных партий зерна определяли по mпескам, содержащим по 250 случайно выбранных частиц одного вида. У , саждой зерновки определяли длину, ширину, толщину, массу и коэффициент р1ння по стали. Гипотезу о нормальном законе для вариационных кривых фоверядн но крн icpnio у} па уровне значимости 0,05. Изменение харакгерн-ттж каждого компонента при прохождении смеси через сепараторы линии пучали по следующей методике. Исходные навески делили поочерёдно по »дному из признаков и после каждого деления строили вариационные кри-1ые по остальным признакам, сравнивая математические ожидания распреде-

лгний исходной и поделённых навесок. Изменение свойств проявлялось в том, что в результате деления зерна по одному признаку изменялись параметры вариационных кривых не только по выбранному признаку, но и по всем другим. Значимость наблюдавшегося смещения вариационных кривых оценивали по величине 2г критерия.

Адекватность разработанной математической модели решётной сепарации проверяли сопоставлением результатов численных и натурных экспериментов. С целью расширения базы проверки модели, закономерности работы решёг, полученные теоретически, сравнивали с экспериментальными данными, имеющимися в литературе.'

Сравнение модели с результатами прямого эксперимента проводили на серийном сепараторе А1-БИС-12 н составе действующей поточной линии. Для этого приготовили экспериментальную (однородную по составу) партию зерна, которую пропускали через решетный сепаратор девятью примерно одинаковыми порциями при одних л тех же параметрах колебаний. Для каждой щ этих порций составляли два теоретических прогноза: методом теории массового обслуживания (ТМО) и методом вариационных кривых. При помощи стандартной статистической обработки результатов находили случайную погрешность экспериментального и теоретических методов определения показателей качества очистки, а также выявляли систематические погрешности модели.

В четвёртой главе приведены результаты чистснных и натурныч -экспериментов и выполнен их анализ, Показано, «го разделение партии зерна по одному из признаков приводит к статистически значимому смещению вариационных кривых по другим признакам делимости. Закон распределения при этом остаётся нормальным. Примеры смещения вариационных кривых приведены на рис. 4 и 5.

Наблюдаемые результаты согласую геи с и шеешммм представлениями о корреляционных завнснмосгах между различными физическими сиоиспы-мм юрновок. Вместе с тем, они позволяют объяснить влияние последователь-

ности прохождения зерновой смеси через сепараторы поточной линии иа качество разделения, компонентов с перекрывающимися взриационными кривыми.

п

50 45 40 35 30 35 20 15 10 5 в

7,!5 7,85 9,25 <>,95 10,65 ПДЧ 12,05 12,75 13,45

Длина частицг мм

Рнс.2 Гистофаммы распределения зёрен овса по длине серый тон - до дагагия нашгки по ширине частиц, белый и чёрный - после.

т щ

Рис.З. Плотность вероятности для распределения зёрен овса по массе(1,2) и толщине(3,4):! ,3 - в исходных навесках, 2 - после деления по толщине, 4 - после деления по массе

Пусть, например, при последовательном делении некоторого компонента по признакам х и у основная фракция определена условиями х^х^, и у<ухр , где Хф и у^, - значения критериев разделения. Тогда вероятность выхода данного компонента в основную фракцию определяется произведением значении интегральных, функций нормального распределения

Р = Ф

(12)

где Р - указанная вероятность;

<х> и <у> - центры распределений; Од. и оу - среднеквадратичные отклонения. Если бы центры распределений и их дисперсии не зависели от предшествующего разделения смеси, то при изменении последовательности воздействия с парирующих органов изменился бы только порядок расположения сомножителей в формуле (12), а величина Р осталась бы постоянной. На самом же деле, как показал опыт, математическое ожидание и дисперсия каждого распределения зависят от того., в каком порядке происходило сепарирование зерна. Таким образом, от этого зависят аргументы сомножителей (12), а следовательно и верояшость выхода компонентов в данную фракцию. Полученные результаты служат обоснованием применения гибкого построения технологической линии при очистке зерна от трудноотделимых примесей.

Исследование модели ТМО для решётного сепаратора в предельном случае малых нагрузок приводит к следующей аналитической зависимости просеваемости решета Р от начальной нагрузки ()„:

, ' -Я!» 1

(13)

где Я - количество рядов отверстий, пройденных зерновым ма1ериалом вдоль решет. Эю выражение соответствует эмпирической зависимости, полученной ПД.Терсковым для работы решета в условиях неполной загрутки:

(И)

где Л- ширина решета; ¿г-его длина;

Р' и - эмпирические коэффициенты.

Принципиальное совпадение формул (13) и (14) является одним га доказательств адекватности модели СМО.

В связи с большим количеством литературных данных об эффективности работы решёт в зависимости от различных факторов, аналогичные зависимости были рассчитаны теоретически в рамках предложенной модели. Результаты показали качественное согласие между теоретическими и экспериментальными зависимостями таких показателей, как просеваемостъ решёт и полнота выделения от основных факторов, влияющих на их работу. В качестве примера на рис. 4 сопоставлены расчётные зависимости просевае-мосга от влажности зерна и амплитуды колебаний решета с экспериментальными данными А.И Любимова л Г-Д.Терскова.

е^ кг/с«3 2.25

1.5 0.75

з {

4

!

IV,%

"50 А, им

Рис.4. Качественное сравнение зависимостей просеваемости решёт от влажности и амплитуды колебаний: 1,3-теория; 2,4, -экспериментальныеданные АИЛюбимова и ГД.Терскова.

Пример количественного сравнения теоретических и фактических ре-тулыанж очистки зерна нредетавлен в таблице 2. Экспериментальную пар-

тою овса очищали на серийном сепараторе А1-БИС-12. Прогноз качества очистки был выполнен двумя методами: теории массового обслуживания и вариационных кривых. Определяли выход очищенного зерна, а также содержанке в нём овса, зерновых и сорных примесей. Статистическая обработка по серии из 9 таких экспериментов показала, что случайные ошибки лабораторных анализов и обоих теоретических методов одинаковы. Систематические ошибки прогнозов были определены по отношению к фактическим результатам очистки и представлены в таблице 3.

Таблица I

Сравнение фактических и прогнозируемых результатов очистки овса.

В - выход очищенного зерна, С*, Си, Сир, Си - содержание основного компонента, зерно- . вой примеси, в т.ч. ячменя и ржи, сорной примеси соответственно, %

Показатели В См.- Сзп Сот

Исходная смесь 100 88,96 10,28 4,32 0,76

Очищенное зерно 97,04 92,96 6,52 3,35 0,52

Прогноз ТМО 96,60 92,05 7,24 3.29 0,71

Прогноз ВК 90,97 93,34 6,24 3,93 0,42

Таблица 2

Систематические ошибки теоретических прогнозов

Метод прогнозирования Показатели качества очистки

В С« С. яр -0.15 Оси -0,23

гмо 1,26 0,38 -0,15

Вариационных кривых 7,03 -0,86 0,78 -0,57 0,08

Полученные результаты показывают применимость математической модели решёпюго сепаратора в реальных условиях его работы п поточной зерноочистительной линии.

В пятой главе исследована эффг ^. зность информационно-технологического обслуживания процесса очис. зерна в повседневных условиях работы Челябинского комбината хлебопродуктов №1. Рассматривалась очистка реальных партий зерна, поступавших на комбинат. Для каждой партии исходного материала составляли прогноз качества очистки дейсгвующей тех-нолошческой линией. Засррённосп. поступающего на очистку зерна изменялась в широких пределах, в связи с чем ставилась задача выбора наиболее рациональных технологических схем зерноочистительной линии и режимов работы решешого сепаратора для улучшения качества очистки и уменьшения расхода электроэнергии.

Модель решётного сепаратора как системы массового обслуживания была реализована на ШМ-совместимом компьютере, который в данном случае использовался в качестве советчика технолога: в зависимости от поставленной задачи, компьютер либо определял показатели качества очистен зер-I.и действующей линией, либо находил вариант гибкого построения линии н подбирал в соответствии с ним режим очистки, обеспечивающий выполнение требований ГОСТ к конечному продукту.

Содержание примесей в исходном материале изменялось в следующих пределах: зерновая примесь - от 3 до 12,2%, в т.ч. ячмень и рожь - от 0,51 до 4,6"-;., сорная примесь - от 0,12 до 1,84"/;,. При этих условиях действующая т'.::::пя обеспечивала очистку зерна до требований ГОСТ за один проход только в 12.5% случаев. Гибкие варианты линии, предложенные компьютерным совегчиком. позволили довести этот показатель до 70%, Повысились также предельные уровни содержания засорителей в исходном материале, при которых возможна его очистка до требований ГОСТ. Если для дей-

ствующей линии предельно допустимое содержание черновой примеси со ставляет 5,3%, ячменя и ржи 1,4% и сорной примеси 0,92%, то для гибко* шиши эти показатели составляют соответственно 7,2%, 3,2" и 1,04%. Эк позволило выявил» партии зерна, которые не могли быгь доведены дей ствующей жёсткой линией до требуемого качества.

На рис. 5 представлены технологические схемы действующей зерноочистительной линии (а) и варианты её гибкого построения, предложенные компьютером (б - ж).

ГД,.С-.....■■■■ В -41 т

___ р — В

11 р ........*„," ■ 8

СЕК 4 1 в 4 т

ГрТ—Е

Ш

ж

Рис.5. Технологическая схема поточной линии очистки овса; а - серийная линия, б-ж - варианты гибкого построения линии. Р-решётный стан, В - воздушный канач, Т - триерный Сток; I - нодпча исходной смоо 1,2-крупные примссн, 3 - основная фракция решёшо! о сснара гора, 4 - мелкие примеси. 5 - во !-дух и лёгкие примссн, 6 - длинные примсеи, 7 - короткие примеси. И - очищенное зерно.

Для гибкой технологической линии количество и диапа зоны регулировок решётного сепаратора не выходят за пределы, предусмотренные ею конструкцией. В зависимости от состава исходного материала и варианта по-

строения линии (6 - ж на рис.5), рекомендуемые значения параметров ре' шётного сепаратора составляют: амплитуда колебаний - 8 - 9 мм, частота - 8 - 9 Гц, угол наклона решёт -10-12°, ширина отверстий подсевного решета -1,7 - 1,9 мм. колебаний.

Гибкая линия расходует меньше электроэнергии на очистку зерна за счёт уменьшения числа пропусков материала и отключения наиболее энергоёмкихзвеньев: воздушного канала или триера (варианты в, ж на рис, 5).

Оценку экономической эффективности информационно-технологического обслуживания процесса очистки производили при условии, что гибкая и жёсткая линии перерабатывают одинаковые объёмы зерна одинакового исходного качества. В этом случае на гибкой линии средний выход очищенного зерна выше на 2%, годовая экономия электроэнергии составляет 8% . Возрастает эффективность расходов на закупки сырья, т.к. прогнозирование качества очистки позволяет по сертификату предлагаемой партии зерна оценить целесообразность ее закупки.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что отсутствие информационно-технологического обслуживания поточных зерноочистительных линий по подготовке зерна для помола и производства крупы не позволяет гибко использовать существующие технологические линии, своевременно осуществлять управляющие воздействия на их работу н тем самым получать материал необходимого качества. -

2. Построена математическая модель решётной сепарации, позволяющая рассчитывать гостируемые показатели качества очистки зерна в зависимости от подачи, режима колебаний н конструкции решёт, состава и влажности исходной смеси и с учётом возможности гибкого построения технологической линии.

3. Установлено, что физические свойства зерновой смеси изменяются г результате её прохождения через любой сепаратор, в том числе и решётный Эти изменения проявляются в смешении вариационных кривых, а их величи на зависит от степени корреляции между физическими свойстыши частиц.

4. Подтверждена адекватность математической модели реальному про цесеу решётной сепарации. Зависимость просеваемости решёт от начальное нагрузки, рассчитанная в рамках модели, совпадает с экспериментальной зависимостью, установленной в предыдущих исследованиях. На примере очистки овса установлено, что случайная погрешность модели составляет: пс основной культуре ± 2,16%, по зерновой примеси ±2,18%, по сорной при мест ±0,12%.

5. На основе математической модели разработано программное обес печение для 1ВМ-совместимых компьютеров, выполняющее функцию совет чика технолога. В зависимости от вводимой в компьютер информации, про грамма рассчитывает ожидаемые показатели качества очистки и пугём под бора рациональных режимов обеспечивает соответствие качества очишенно го зерна требованиям ГОСТ.

6. Определены рациональные параметры решётного сепаратора и ре жимы его работы в составе поточной линии очистки овса при подготовке по следнего в качестве исходного материала для производства крупы. В завися мости от состава исходной смеси, рекомендуемые параметры изменяются I следующих пределах:

ширина отверстий подсевного решета - ,7 - 1,9 мм; амплитуда колебаний решёт-8-9 мм; частота колебаний -8 -9 Гц; углы наклонз решёт-10 - 12°.

7. Испытания действующей поТОЧМой липни с информационно вычислительной системой показали, что при использовании последней выло, очищенного зерна увеличивается на 2%; количество парши терна, очи

шемых до нормативного уровня за один проход, увеличивается в 5.6 раза; редельная засорённость исходного материала, допускающая очистку до юрмативного уровня повышается по отдельным видам примеси более ем в 2 раза; затраты электроэнергии снижаются на 8%.

Показана целесообразность перехода к проектированию гибких зерно-чистительных линий и проведению исследований по разработке сепзрато-юн с числовым программным управлением.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Соколов И.Б. Математическая модель решётного сепаратора при не-юлной нафузке//Тезисы докладов XXXIII научной конференции Свердлов-:кого сельскохозяйственного института.- Свердловск, 1990,- с.З1 -32.

2. Косилов Н.И., Папин БД., Соколов И.Б. Схема расчётной модели хля оценки теоретического качества сепарацииЛСовершенствование техно-югий и технических средств для уборки урожая и послеуборочной обработки , дерновых культур: Сб.научн.тр/ Ч И МЭСХ.Челябинск, 1990.-С.37-39.

3. Косилов Н.И., Папин Б.Д., Соколов И.Б. Математическая модель решетного сепаратора в условиях полной нагрузки-//Применение электротех-иолошй з сельском хозяйстве: Сб.научн.тр/ЧГАУ. Челябинск, 1991г,-с.10-13.

4. Отчёт о научной работе за 1991 год: Разработать информационно-зычислигельную систему для технологической линии очистки зерна зеркопе-рерабатывающего предприятия/Ч ГАУ; руководитель Папин 5.Д. № ГР О¡860022320.шт..№02910050755 Челябинск, 1991 г. "

5. Косилов Н.И, Папин Б.Д., Соколов И.Б. Результаты проверки математической модели решетного сепаратора .// Повышение производительности и качества работы зерноуборочных н зерноочистительных машин: Сб.научн. ф./ЧГЛУ. Челябинск, 1992.- с.7-11.

6. Папин БД., Соколов И.Б., Айкашев A.B. и др. Рекомендации ш применению информационно-вычислительной системы для технологическо» линии очистки зерна. И Научно-технические достижения и передовой опыт i отрасли хлебопродуктов. Инф.сб/ ЦНИИТЭИ хлебопродуктов. М.,1992 Вып. 9-10. с. 10-14.

Подписано к печати Формат60x84/11

Заказ Г/7 Тираж 100 УОП ЧГАУ 45-'()30, Челябинск, npJIet»uia,75