автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и обоснование технологических параметров сепаратора семян бахчевых культур

Го. ікіиімідт О. ієн а Андріївна

УДК 631.3:635.1 /8(031)

РОЗРОБКА І ОБГРУНТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ СЕПАРАТОРА НАСІННЯ БАШТАННИХ КУЛЬТУР

Спеціальнісгь 05.20.01 - Механізація сільськогосподарського

виробництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на ідобуття наукової о сіл пеня кандидата технічних наук

. ькспі тая ! р> к< 'ішсом.

Робо і а виконана в Миколаївській Державній аграрній академії іМДЛЛ: 1494- і 999 роках _

і іауковий керівник - кандидат іехнічних наук. доцент ЇІасіуиіеііко Сергій Іванович.

Миколаївська Державна аграрна академія (МДА, декан факультет} механі зації

Офіційні опоненти - докіор технічних наук. професор Шабанов Пегро Антонович,

Кримський Державний аграрний у ніверситет, професор кафедри «Сільськогосподарські машини»

кандидат технічних наук, доцент.

Міняйло Анатолій Васильович Харківський Державний технічний у ніверситет сільського господарства^ доцент кафедри деталей машин та стандартизації

Провідна хоанова - Національний аграрний університет (НАУ) Кабінету Міністрів України

Захист відбудеться « 21» исійИЛ_____________2000 року о '< 10 » годині

засіданні спеціалізованої вченої ради К-52.805.03 по присудженню наукове с іуненю кандидата іехнічних наук в Кримському Державному аграрному універ* іеіі за адресою 95492, Автономна Республіка Крим смт. Аїрарне . Кримський Де жавшій аграрний університет.

З дисеріаціпо можна спнайоииіись у бібліоіеці КДАУ ;а адресою 95492. с\ Ді рарне. Кримський Державний аг рарний університеї.

Авюреферат розісланий « 2,0 >> 2000 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, професор Бабицький Л.Ф

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теші. В умовах переходу до ринкових відносин і реформації робничих відносин в сільському господарстві, спеціалізація і концентрація робницгва насіння овочебаштанних культур, як на підприємствах колективної >рми власності, так і в фермерських господарствах, вельми актуальна. Це дає глсливість впровадити індустріальні і інтенсивні технології, які розраховані на мплексну механізацію і автоматизацію виробничих процесів в насінництві очебашташшх культур.

На сьогоднішній день необхідно узагальнити досвід розробки машин для мплексної механізації отримання насіння овочевих і баштанних культур, який гус, і на основі його намітити основні шляхи розробки і створення шологічного обладнання. Це дозволить збільшити обсяги виробництва гіннєвого матеріалу, приведе до зменшення його втрат в процесі виробництва, їрігання та реалізації і, в кінцевому результаті, дозволить забезпечити Україну існим. районованим високоякісним насінням. Однак, створення сучасних шин і потокових ліній для виділення насіння вимагає більш глибокого вчення взаємодії робочих органів з продуктом, що перероблюється, ;опоміріюстей технологічних процесів, то виконуються ними, динаміки і он їх функціонування. Вирішиш цю задачу можна шляхом проведення іроких теоретичних і експериментальних досліджень, систематизації і аналізу :ягнутого рівня технічних рішень. Таким чином. теоретичні і :периментальні дослідження, що дозволяють створити сучасне, хжопродуктивне обладнання для отримання насіння овочебаштанних культур ктуальними і мають важливе народогосподарське значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота зводилася на протязі 1992... 1996 рр. відповідно до комплексної науково-лічної програми «Продовольство-95» (підпрограми «Агроекологія», «Система чин», «Картопля та овочі») згідно з договором між Міністерством сільського подарства і продовольства України і Миколаївським сільськогосподарським титутом № 2.2 МЕ «Розробити та впровадити в південних регіонах України шогічно чисту, енергозберігаючу технологію переробки відходів насіння птанних культур» (номер Державної реєстрації 11876535). У 1997...1999 рр. юта продовжувалася відповідно до плану науково-дослідної роботи колаївської Державної аграрної академії по темі «Дослідження та ісконалення засобів виділення насіння баштанних культур»

Мета і задачі проведених досліджень. Метою виконаної роботи є виїцення якості сепарації насіння баштанних культур і огірка, розробка і имізація технологічного процесу виділення насіння на сепараторах хотного типу. Для досягнення цієї меш були вирішені наступні задачі: іроведені патентно-інформаційні дослідження і проаналізовані літературні ;жерела з розробки теоретичних основ сепарації насіння, проектування ехнологічного обладнання і його випробувань:

• проведені теоретичні дослідження технологічного процесу сепарації насіш баштанних культур і виявлені основні конструктивні характеристики кінематичні параметри, що впливають на продуктивність і якість виконані технологічного процесу;

• експериментально досліджені механіко-технологічні властивості насіппсві плодів баштанних культур, їх насіння і компонентів подрібненої мас насінників;

• за результатами теоретичного аналізу виготовлені експериментальні зраз* сепаратора насіння баштанних культур і проведені його дослідження лабораторних і польових умовах;

• визначена економічна ефективнісіь від проведеної науково-дослідної роботи впровадження її в сільськогосподарське виробництво.

Наукова новизна отрнманнх результаті». На відміну під раніи проведених теоретичних досліджень сепараторів грохотіюго типу, при аналі кінематичних режимів розглянутий загальний випадок руху часток по похилі поверхні решета. При цьому всі кінематичні режими роботи сепаратор класифікувалися по характеру тиску частки на сепаруючу поверхню і бул виділені три основні режими р>"ху: переміщення з постійним тиском часток і решето, із змінним тиском і переміщення з відривом часток від поверхні решеїа

У процесі експериментальних досліджень мехаїїіко-іехпологічпт властивостей подрібненої маси насінпгвих плодів, крім самих насінників насіння, вивчалися характеристики шматків кірки і часток мели, які складаю і до 95 °о віл загальної маси плоду.

При експериментальних дослідженнях сепараіора в лабораюрпих умова були розроблені маїематичні моделі, ню харакіеризуюіь якість викопані іехнологічпого процес\' по декількох критеріях оіпимізації і визначені зон оптимального поєднання чинників, що вивчаються, в яких поверхні відгук багаюфакторного експеримент)' досягають екстремальних значень.

Практичне значення отрнманнх результатів. Розроблена методик розрахунку і оптммізації конструктивних і кінематичних параметрів бул використана АГ «Плодовочмаш» (м. Миколаїв) при проведенні дослідні конструкторських робіт по створенню і модернізації обладнання для виділенії насіння. Допрацьовані зразки впроваджені в 2-х спеціалізованих насінницьки іосподарспіах Миколаївської обласіі.

Особистий внесок здобувана. Здобувачем самостійно проведений ісорс пічний аналіз руху подрібненої маси в технологічній зоні сепаратора в релей N інерційного сепаратора і в режимі вібросепарації. Внаслідок іеорегични досліджень отримані математичні вирази, які дятли в основу розроблені меюдики розрахунку основних конструктивних і кінемаїичпих режимі сепараіора.

Здобувачем самосіійно розроблена кінемаїична схема експерименіалі.ік усіаповки. виконана ескізна докумешація для її виїоіовлення. При проведені екснерименіальних досліджень обірупіоваппіі і вибраний план проведенії

експерименту, складений алгоритм його обробки і розроблена програма для розрахунку коефіцієнтів математичних моделей- шо характеризують технологічний процес на ІВМ - сумісної ГІОЕМ.

Випробупаїшя результатів дисертації Основні положення дисертації були докладені на наукових конференціях професорсько-викладацького складу Миколаївської' державної аграрної академії в 1996... 1999 роках і на Ювілейній конференції професорсько-викладацького складу Кримського Державного аграрного університету, присвяченій 75-річчю від дня його заснування в 1997 році. Результати теоретичних і експериментальних досліджень сепаруючих пристроїв були викладені на Науково-технічній параді АТ «Плодовочмаш» в 1997...1998 рр. '

Публікації. По темі дисертації за період 1995...1999 рр. опубліковано 9 наукових статей в спеціалізованих наукових збірниках Миколаївської Державної аграрної академії' і Кримського Державного аграрного університету, з них З статті опубліковані самостійно. За результатами доповідей на наукових конференціях опубліковані 1 тези доповідей.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота викладена на 160 сторінках комп'ютерного тексту', містить 15 таблиць, 44 рисунки. Текстова частина складається з вступу, п'яти розділів ї загальних висновків. Список використаної літератури включає 129 найменувань. Допоміжній матеріал подано в 14 додатках на 45 сторінках комп'ютерного тексту.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність, сформульована мета і задачі дослідження, наукова новизна і практична цінність роботи.

У першому розділі «Огляд літератури по вивченню технологій і засобів механізації отриманні! насіння баштанних культур» проаналізовано етап питання механізації виробництва насіння баштанних культур в Україні і за рубежем.

Спеціалізовані машини дія виділення і доробки насіння овочебаштанних культур МПП-1,5; ВСТ-1,5: СОМ-2: ИБК-5М; МОС-ЗОО, що випускаються в цей час по індивідуальних заявках господарств, малопродуктивні і допускають великі втрати насіння. Розроблені і запропоновані виробництву лінії для отримання насіння баштанних культур ЛСБ-20. ЛСБ-30 характеризуються недосконалістю технологічного процесу, про що неодноразово відмічалося в протоколах машиновипробувальних станцій. Це викликано тим, що перша група машин була розроблена і поставлена на виробництво в кінці 70-х років. Спеціалізовані насішіевиділительні лінії випускалися в середині 80-х років, а їх корінна модернізація передбачалася до 1995 року .

Питання сепарації насіння вивчалося вченими України і країн СНД. У роботах Заїки П.М., Анісіимова И.Ф.. Медведсва В.П., Нетьосова В.ГІ. і інших

авторів проводилися теоретичні і експериментальні дослідження технологічного процес}' сепарації насіння. Проведені в 1985-1990рр. дослідження роторних сепараторів не дозволили корінним чином збільшити продуктивність і підвищити технічний рівень обладнання. Теоретичне обгрунтування технологічного процесу отримання насіння баштанних культур на сепараторах грохо гноте гину з решетом. що горизонтально гойдається, зроблене тільки д.ш випадку переміщення часток подрібненої маси з постійним тиском на поверхню решета.(режим інерційного сепаратора).

Внаслідок проведеного аналізу літературних і патентно-інформаційних джерел, присвячених теоретичному обгрунтуванню. розробці, експериментальним дослідженням, випробуванням і експлуатації машин і обладнання для виробництва насіння баштанних культур, був зроблений висновок про необхідність дослідження фізико-механічних і розмірно-масових характеристик насіннєвих плодів, насіння і інших складових частин продукції, що перероблюється в технологічній зоні сепаратора, а також проведення теоретичних і експериментальних досліджень по обгрунту ванню конструктивних параметрів і кінематичних режимів експериментального зразка сепаратора насіння баштанних культур.

У другому розділі «Теоретичні дослідження І ОСНОВІ! розрахунку сепаратора насіння баштанних культур» приведені результати теоретичного аналізу робочого процесу плоского решета , що коливається та переміщус суміш, рівномірно розподіляючи її по поверхні решета і забезпечуючи прохід часток подрібненої маси розмірами менше робочих розмірів отворів решета крізь ці отвори.

Як встановлено при вивченні існуючих сепараторів грохотното типу, всі вони здійснюють не очищення насіння баштанних культур, а виділення з подрібненої маси насіння мезги і м'якуша. Тобто всі вони є, з технологічної точки зору, однорешітними. в яких надрешітним продуктом с кірка, а підрешітним - насіння, мезга і м'якуш.

Нами запропоновано використати, як сепаруючий пристрій виділителя насіння, двогрохотну систему, в якій з першого решета будуть сходити великі частки кірки, а з другого - насіння. Як показав аналіз роботи існуючих сепараторів, основні втрати насіння мають місце у виході «велика кірка». Для інтенсифікації процесу додаткового виділення зв'язаного з кіркою насіння, був прийнятий режим роботи інерційного сепаратора. При ковзанні маси, що сепарусться по поверхні решета, буде відбуватися її додаткове стирання об ребра отворів і, як наслідок цього, знизиться вміст насіння, зв'язаного з кіркою, яке йде у втрати.

Виділення насіння здійснюється на другому решеті. При цьому насіння с надрешітним продуктом, а мезга, м'якуш і сік - підрешітним. Для інтенсифікації процесу проходу мезги і м'якуша через отвори решета пропонує [ ься використати режим вібросепаратора. У цьому варіанті, на певних етапах, на частки мезги і м’ятна буде діяіи додаткова сила, а сумарна сила нормального іиску буде рівна:

*У* I 4

де Й(; ^ - сили нормального тиску від сили ваги і сили інерції.

Однак, використати в цьому випадку залежність, розроб.тепх н іеорі сепарації зернової маси, неможливо. Якщо при сепарації зерна співвідношенії: зерно - домішки становить 1:1, то "при сепарації насіння баштанних кулиур ц< співвідношення дорівнює 1:9. Різка відмінність у вологості, коефіцієтах іерія також не дозволяє використати теоретичні передумови, розглянуті в ход вивчення зернових очисних машин.

Для теоретичною аналізу роботи сепаратора насіння башіанпнх ку.іьп) нами використовувався метод поетапного інтегрування, детально розглянуті’ 1.1. Блейхманом і Г.Ю. Джшелідзе і розвинений в роботах П.Н.Заїки засюсовт до сепарації сільськогосподарської продукції. При теоретичному аналізі і кім і були прийняті наступні допущення:

• матеріал, ідо сепарується, рухається як плоска частинка, коефіцієні опор\ нс-ремішеніпо не залежитьвід тошипни. перемішуваного по решету шару:

• опір поііііря. при відриві частики від поверхні решеїа. не виливає на закон переміщення елементів маси, шо сепарується;

• опір переміщенню як мезги і корки, іак і насіння характеризується коефіцієнтом питомого опору. числово рівному коефіцієнту І ер І я свіжовиділеного насіння; злипаємість частинок сепарованої маси не враховуємо:

• при русі насіння можливий як неупругий удар продукції (падіння здійснюється на шар мезги і корки): пік і пружний удар (падіння насіння на поверхню решета):

• коефіцієнтом відновлення мезги і корки при ударі нехтуємо:

• зміною кута прикладання сили до решеїа в процесі оберіання кривошипа нехтуємо.

Розпишемо решето сепаратора, нахилене до горизонту під кутом а. ідо здійснює прямолінійні поступальні гармонічні коливання. Причому напрям обурюючої сили (сили інерції), утворить кут Р з площиною решета (рис. 1).

Введемо рухому систему прямокутних координат ХОУ7 жорстко пов'язану

коливаючоюся площиною. Наряду' с цією системою будемо використовувати

систему нерухомих осей координат 40,ті, паралельних рухомим осям.

Проекції переміщення решета її на оси нерухомої системи координа £,0,1) в будь-який момент часу І можна визначити системою рівнянь:

= А-Соїр-віпті ^2

[п = А -Зііф-Зіїші де А - амплітуда коливань.

со - частота коливань решета.

Вивчимо рух по вібруючій площині матеріальної точки маси т (плоско частки матеріалу). На вказану частку діють сила ваги С=ні«, сила сухого тертя І і нормальна реакція N. Тому рівняння відносного руху частки но площині решеп в проекціях на ртаомі осі запишуться у вигляді:

Іт • х" = -пі ■ 5* - пі • 8 -$іпа + Р ^.

[пі • у" = -пі -т)"- пі ^ -Ока + N Після заміни вираження проекцій сили інерції -т Е," і -т Т)" в рівняннях {2\ оіримасмо:

ні• х' = пі А ш2 -Сояр-ЗіїїшІ-іи^^іпа-і Р ^.

пі-у '= т • А - со2 -5і»р-ЯіпшІ - іп ^-Со.чх + Л Нормальну реакцію N=14(0 знайдемо з другого рівняння системи (4):

N = \(1) = ні •g - Соха - т • А - ш2 -$іп[ї -8мішІ (5]

Очевидно, що часіка залишається на вібруючій площині лише при умові позиіивносіі реакції .N(0. Тоді умова N(0 > 0 може бути представлена у вигляді:

... с-Соїа ,.

Ьіііші <----------=/С. (6)

А со Бінр *

Введемо поняття інтервалу руху: інтервал 0 відповідає відносному спокою частки на поверхні решета, інтервал 1 відповідає ковзанню частки по його поверхні, а інтервал 2 - відриву і польоту частки (частка знаходиться поза поверхнею решета). При цьому інтервал 1 містить в собі два підінгервали: иілінтервал 1+ відповідає ковзанню частки «уперед» по ходу руху решета, а підінгервали 1- ковзанню «назад», проти ходу його руху.

При відносному спокої частки подрібненої маси на коливаючомуся решеті (при х’ = 0 и у’ = 0) сила тертя К - І-101 знаходиться з першого рівняння системи (4). що є. в нашому випадку, рівнянням відносної рівноваги:

І,101 = = пі-ё-Біпсс - пі-А-ш1-Соьр-Біїкві (7)

Частка може залишатися із стані відносного спокою па плоскості іільки при умові, що сила тертя 17(0, визначена рівністю (7), не перевищує по абсолютній величині граничного значення сили статичного тертя = Г, (С,- коефіцієнт герія спокою). Ця умова може бути представлена в вигляді нерівності

-Г1-К(О<Гч0ЧО<Г1^,(О Перетворивши перше рівняння системи (4), отримаємо рівняння рух\ частки без відриву від поверхні решета:

, сіх 8іп(а + р) і Со.црТр)

х — —- = -г----------------1-—+ Л-ш-!——-віпші

сії ■ С<мр Сочр

(1>)

У виразі (9) через р = аг<^ Г позначений кут тертя ковзання; верхні знаки відповідають ковзанню частки уперед по площині решета (х' > 0 ), нижні • ковзанню назад (х' < 0 ).

Диференціальне рівняння (9) перетворюемо в більш зручний для подальших обчислень вигляд:

(И2

, Са<рТр)

: Д • 0) ----------

Совр

він сої - -

Ввівши позначення

5 = а>(.; а± = А-о*

Со!>(рТр)

Со^р

g • 5іп(а ± р) А-сог-Со*(рТр)

£ = 8 - 8іп<сх А: рх)

11 Л-о^-Со^рТр.)

запишемо рівняння (10) у вигляді:

агх

х" = —Г = а. -(8іп5-£±). (И

(]():

НІ;

(12;

Позначимо фазові кути 8, при яких починається відносне ковзання часікя в позитивному чи негативному напрямках, співвідносно 5; и §!_ , а фазові куги кінця цього руху, співвідносно 5* и 8[.

Гранично можливі умови початку ковзання в обох напрямах визначаються

й-ЄііКа + р)

А-©2 -Со^р-р) Є-8іп(а-р) А-ш1 -Со^р-ь р)

(13

(14.

Інтегруючи диференційне рівняння (12) в межах ВІД = о до поточного значення 6 ири позитивному напрямку переміщення, отримаємо:

(15,

х' = —= ^-[(Со^; - Со.чо)- -(8-6',)]

сН ю

Для негативного напрямку переміщення частки рівняння (12) необхідне нроінтегрувати від 5'_ до 8 :

х'= ^ = ^.[(Со!і5' -Сох5)-Х -(5-5')] (16

<Н ш

Для визначення величини переміщень частки в позитивному и негативному напрямках вздовж осі ОХ за один період коливань необхідно проінтегруваті рівняння (15) в межах від 5' до 5* і рівняння (16) в межах 5'_ = 6* до 5І = 2-я+ 5'

а*

(Сой’ 4-2. -6*) -(2л + 8' - 8’) - (8іпВ'( - 8іп5')~г.

(зі-з;)2

(2лі8’<-8У

(17.

(18)

5т5. = /_ =

іт • 5* - 5' у

Після проведення замін є = —1----- = п- ——. де у визначається виразом:

І у-1

2. _ 8іп(а-р)-Со$(р-р) -19-

2+ Со«(Р + р) • 8іп(а + р) останні вирази для переміщень можна записати в насту пному вигляді:

ас»

С(кр tg а)

х =2А.с-°1р^-| 1+^1. Д1(7.г7)т (21)

Совр V 1§є;

Середня швидкість руху частки на решеті сепаратора, при її русі без відриву

д поверхні, буде рівна частці від розподіл}- сумарного переміщення за один

ріод до періоду коливань грохоту:

V = ІіНі (22)

деТ=2я/а>. -

Підставляючи значення з виразів (20; 21) в формулу (22), після нескладних регворень отримаємо залежність для визначення середньої швидкості частки в бочій зоні інерційного сепаратора: .

v = л • <й • Cosp - Coss

--tgp-tg(i-(tgG-G + ^ )-1 71 2

<23>

Виходячи з розрахукової схеми руху частки в робочій зоні сепаратора цс, 1) отримаємо диференціальне рівняння польоту частки над плоскостю в хомііі системі координат XOY при F s О; N = о.

(І*.-

х' = ~■ = А-a2 -Cosp-Sinwt- g -Sina; (24)

d*v . .

v' = —^ = A-o) -SinP-CoscDt-g-Cosa (25)

‘ dt

І ііс.тя ініегрувашш знайдемо проекції швидкості і переміщення частки нри її ільоті на осі рухомої системи координат XOY: .

'(О, - -- = -A-(fl-Cosp-(Cos(ot-CosMto)-g-(t-tj)-Sina + v‘e (26)

ill

(27)

\(t) = - A-Cosp-(Siii(ot- Sinotj)- 0,5 -g- Sina-(t -lj)2 +

+ A -O • Cosp .Coscot; + v’v0 • (t -1;>

Ut), - — = -A-d>-SinP-(Coscot-Cosa>to)'-g-(t-tJ)-Cosa+ v*e (28)

(29)

y(t) - A ■ Sin[1 (Sintot - Sin&to) - 0,5 -g-Cosa-(t- tj)2 + i A ®-(t-tJ)-Sinp-Cos®tJ + v‘0-(t-tj)

Momchi падіння t,частки на плоскість знаходиться як найбільш близький до корінь рішшшя

J (t„) - -A -Sinp-(Sincot„ - SinotJ)-0,5 • g• Cosa • (tn - tj)’ + ^

A-m-(tn-t|)-SinP-Cos(ot* + -tj)

перетворивши яке. можна записати:

-Z° + (Sinq>„ - Sing;)- (у„ - s;> • (Coss; + 4/) = о

У рівнянні (31) прийняті наступні позначення:

(З

4» =

v(y«)

Л-o-SinP

Рівняння (ЗО) є трансцендентним. Для його рішення нами використовував графічний метод. При цьому необхідно побудувати в координатах {p = a>-t;0‘; синусоїду y=Sinq> і параболу, шо описується виразом:

у -- К(Ф) - 7'“ ^ 5— і (Cosoj 1 ч'Мф ?о) + SinSj.

Абсциса точки перегину цих кривих І (рис. 2) і буде шуканим коренем рівнянні

(31).

Рис. 2. Графічний аналіз польоту частки після відриву від решета.

Проводячи перетворення рівнянь (26: 28). аналогічні перетворенням її проводяться при виведенні (20:21), отримаємо вираження для визначені середньої швидкості частки на реше/і вібросепаратора:

■ '\.р = Л-т^Сочр-^-^-8ііф-1§о^ (З;

Формули (10:12:15-18:23:26-20) лягли в основу методики розрахунк основних конструкіииіш.х і кінемаїичішх параметрів ірохотиого сепаратор насіння баштанних культур.

Після проведеного теоретичного аналізу роботи сепаратора в різни режимах, з використанням вишенаведеного математичного апарату, побудован графічна залежність, що дозволяє визначити діапазон зміни основнії кінематичних параметрів інерційного і вібраційного грохоту. .

Для визначення експлуатаційних параметрів сепаратора використовувалис емпіричні формули, рекомендовані до застосування в теорії транспортуючи машин.

Продуктивність сепаратора визначиться по формулі:

0 • 3600 ■ ч' ■■ у

(33

де Рв - площа поперечного перерізу грохота (жолоба) сепаратора; у- об'ємна (насипна) маса продукції, що сепарується; ці- коефіцієнт заповнення робочої поверхні грохоту.

Потужність приводу для інерційного сепаратора розраховується по вираженню;

N » і'У _± /б • 10-* • + її, (34)

І Г

а потужність приводу вібросепаратора по формулі:

N*^,1. - <35,

де Ь - довжина робочої частини решета сепаратора; т}- коефіцієнт корисної дії приводу;

С - коефіцієнт транспортабельності, що залежить від механіко -технологічних властивостей маси, що сепарується; к,- коефіцієнт питомих витрат потужності.

У третьому розділі «Експериментальні дослідження мехаиіко-

технологічшіх властивостей іглсіїїішьаіз баштанних культур» обгрунтована необхідність визначення динамічних і фізико-механічних властивостей насінників овочебаштанних культур.

У процесі експериментальних досліджень механіко-технологічних

властивостей, були вивчені три види об'єктів: маса після подрібнюючого пристрою, насіннєві плоди, свіжовиділене насіння. При цьому визначався процентний вміст різних компонентів в подрібнених насінниках- огірка сорту «Конкурент», кавуна сорту «Вогник», дині сорту- «Колгоспниця». Був зроблений висновок про те, що якісний склад подрібненої маси насінників, різко відрізняється від маси інших сільськогосподарських культур, що сепаруються. Висока вологість, низький вміст насіння, наявність кірки дозволяє зробити висновок про неможливість використання теоретичних основ очищення зернової маси від полови при розробці сепараторів насіння баштанних культур.

Внаслідок математичної і статистичної обробки, а також аналізу експериментальних даних по визначенню механіко-технологічних властивостей об’єктів, що вивчаються, зроблені висновки про те. що процентний вміст подрібненої маси насінників, яка поступає на сепарацію, коливається в широких межах і залежить від сорту, культури, кліматичних умов вегетації. Вміст насіння змінюється від 2,3° о до 3,8° о, соку з мезгою від 42,9° о до 55° о. Частки подрібненої кірки неоднорідні по своєму складу. Вміст часток розмірами де ' 10мм складає - 10-12%, 10-70мм - 37-57°о, частки розмірами більше чим 70мм - 21-36^о. Вперше визначені величини коефіцієнтів відновлення насіння при ударі маюіь величину: 0.502...0.639 - при взаємодії з гумовою пластиною і ■ -0.300...0.472 - з оцинкованим залізом. Величини коефіцієнтів можна використати . яри подальших уточнених розрахунках конструктивних і кінематичних режимін технологічного обладнання. Свіжовиділене насіння має високу стійкість де .’сіатичішх і динамічних (ударних) навантажень. Величина проколюючого Ж^іагичного зусилля у культур, що досліджуються, коливається в межах 22,0..

60,0 Н. Визначити критичну швидкість удару насіння об металеву поверхню процесі досліджень не вдалося. Це дозволяє зробити висновок про некришчніе травмування насіння до кінематичних режимів сепаратора.

У четвертому розділі «Експериментальні дослідження сепараго[ насіння з метою оптнмізації конструктивних і кінематичних параметри-приведені результати лабораторних експериментів і польових внпробупаї. виділнтеля насіння з двогрохотним різнорежимним сепаратором.

а) конструктивна схема; б) схема блоку регулювання.

1-жолоб; 2- пружні підвіски; 3- решета; 4* шатун; 5- кривошип: 6- прапорець: 7-оптико-електронний перетворювач; 8- джерело світлового випромінювання: 9-фотодиод; 10- цифровий часгометр; 11- двигун постійного струму. 12-випрямляч; 13- трансформатор; 14- автотрансформатор; 15- палець шатуна; 16-перегородка.

Для проведення лабораторних експериментів була розроблена і виготовлена спеціальна установка. Схема установки приведена на рис. 3. Лабораторні експерименти проводилися з використанням трьохрівневого плану Боксу другого порядку. Як критерії оптимізації були вибрані: травмування насіння (ТН), чистота насіння (ЧИ) і втрати насіння (ВН). Як незалежні чинники були вибрані: кут нахилу решета до горизонту ос (XI); частота коливань решета о) (Х2); амплітуда коливань решета А (ХЗ); кут прикладання обурюючої сили р (Х5) і довжина решета L (Х6)

Для дослідження впливу основних кінематичних параметрів на травмування насіння. їх втрати і чистоту в установці передбачене наступне регулювання. Довжина решета 1 змінювалася шляхом переміщення перегородки 16 по ходу руху технологічного продукту. Частота коливань змінювалася за рахунок регулювання частоти обертання двигуна 11, шляхом зміни величини •живильного напруження. Зміна амплітуди коливань здійснювалася установкою пальця 15 в різні отвори в диску 5. Для зміни кута нахилу решета збільшувалася або зменшувалася довжина а однієї з підвісок 2.

Після математичної обробки результатів експерименту отримана система з трьох рівнянь регресії. Перетворивши її, після статистичної оцінки значущості коефіцієнтів рівнянь і відкидання незначущих, отримаємо систему математичних моделей (36). що адекватно описують технологічний процес ЧС - 65,519 + 2,802-\{ ї 1,852-Xj + 6,507-X, -4,216• X, +0,855-X, + 3,573-X, -0,645• X, • Xj + 1,220 -Хг ■ Х5 + 1,572• X, • Х4 +1,430 • X, • X, +1,209 • Х} • X*

ТС = 4,252 +-1,788 - X\ +-1,288 - Х| ■+1,522 - К\ - 0,988 • X, +- 2,155• X, - 0,525 ■ X, +

і 0,387 • Х3 + 1,478 • Х4 - 0,395 X, • X, - 0,987-Хг Х4 + 0,426 • X, • Х3 + 0,659 • X, • X,

11С - 6,013 + 0,993 • X* + 0,493 ■ X2, + 0,526 - Xj - 0,907 • Xj + 0,845 -X, -I - 1,384-Х3 - 0,752 - Xj -1,948 -X4 + 0,493 - Хг -X, -0,797-X, -X3

Подальший аналіз результатів експерименту' проводився графічним меюдом з використанням методу двомірних перетинів при послідовній установці декількох незалежних чинників на фіксованій величині. Графічна інтерпретація результатів експерименту приведена на рис. 4. '

Як видно з рис. 4(a), при установці довжини решета на мінімальному рівні тобшися чіісюти насіння більше чим 72°/о не вдається. Зона оптимального поєднання чинників обмежена дугами кривих ЧС; ТС і ПС, що пересікаються в t очках I; II; III. Чистота насіння буде при цьому лежати в межах 71 - 72%; травмування складе менше чим 6%, а втрати не перевищать 7%. Для даного іехнологічного режиму частота коливань рівна 24,3 - 36,25 (1/с). а амплітуда 34 -1(> (мм). Якщо допустити зниження показника чистоти насіння до 71%, а втрат ю 8 %. діапазон допустимого варіювання кінематичних режимів складе: для частот - 24.3 - 45.0 (І/с); для амплітуди25 -42 (мм).

Аналіз результатів експерименту, графічна інтерпретація яких приведена на рис. 4(6). свідчить про більш високі якісні показники технологічного процесу

ііри фіксації частоти коливань на максимальному рівні. Туг вдається добитися < р;лїм\ !і;ті]я насіння менше чим 4°/о при чистоті перевищуючої 75 % і втратах.

що лежать п діапазоні 6-7 %. У цьому випадку амплітуда коливань може знаходитися на рівні 24 - 32 (мм). а довжина робочої частини: 1,51 - 1.625 (м).

Частота коливань решета^ (1/с)

10

20

50

■ Ампліізда коливань решета А(мм) --- 30,0

+1 / / 7,0 %Л_ X 4 і 1л і/70,0% С 1 у

Г" / X І! І у/*

! 1 1 , \ і

0 '**4^ 1 ^ з.с \ %тм —4 і -7 /71,0% ' !

\ 3.0°/оЧ -1 " ’■ \ ■ \ ^ 7,0%/ \ \ ч- / / 72,0%^ +1

©_ -Р

а 1

п*

К

<9

а

О 5

а)

Частота коливань рошста,до (1/с)

Ю 20 50

Ж 1 / * ' N Ч \ \ \

Ьґ А \ [ч д.

п і V ^ /

1 \> \ш І < *

\ , > Ч / / /ч / / +і

я

о*

о

Б

§

й

б)

--------чистита насіння

(ЧН)

*— — -травмування насіння (ТН) --------втрати насіння (ВН)

а)ХЗ-Х2;(Х1=0;Х5=0;Хб=-1)

б) Х6 - ХЗ; (Х1=6;Х2= +1;Х5= 0)

в) Хб - Х2; (Х1= 0; Х3= +1; Х5= 0)

Рис.4. Двомірні перетини поверхонь відгуку при різній комбінації незалежник чинників.

Польові випробування двогрохотиих сепараторів підтвердили вірність іисновків, зроблених по результатам теоретичних і лабораторних кспериментальних досліджень. Порівняння показників роботи проводилося з ерійними зразками ліній ЛСБ-20, ЛСБ-30. Продуктивність склала: при роботі на тірку 8.4 т'год. для серійного обладнання і 9.8 г'год. для експериментального. Іри роботі на кавуні значення продуктивності відповідно рівні 21.24 т'год. і 27.2 /год. Чистота насіння для кавуна рівна 82.9 % і 78.3 для огірка. Вміст домішок кінцевому продукті відповідно становить 3.7 % і 2.3 °о.

У п'ятому розділі «Економічна ефективність отримання насіннії на сепараторах грохотного типу» приведений розрахунок економічної ефективності лінії для виділення насіння, який виконаний в двох варіантах: при отриманні насіння огірка і кавуна. Значення продуктивності базової лінії ЛСБ-20 за годину основного часу приймалися за даними Державних приймальних випробувань. Результати розрахунку приведені в таблиці.

Таблиця. Показники економічноїсфсісгнвпості сепаратора насіння

Найменування показників Познач. Од. виміру Кавун Огірок

Річна економія праці Э, люд. год. 540,5 541,4

Міра зниження витрат праці % 54.05 54.14

Річний економічний ефект від .

впровадження лінії тис.грн. 15.03 13,89

Строк окупності лінії г років 6,15 6,65

Річний економічний ефект від

впровадження сепаратора насіння эг,. гри. 1913.3 1769,0

Строк окупності сепаратора років 5.12 5.22

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Нині Україна забезпечуй свою потреб} в насінні овочебаштанних культур власним насінням на 60... 80°-о. Це пов'язано з відсутністю сучасного високо-механізованого обладнання, призначеного для одержання насіннєвої продукції. Технологічні комплекси, що в нинішній час знаходяться в експлуатації, морально і фізично застаріли. Вони були розроблені і поставлені на виробництво в кінці 80-х, на початку 90-х років.

2. Існуюче технологічне обладнання ліній для одержання насіння ЛСБ-20, ЛСБ-30 не дозволяє отримати насіння відповідне вимогам діючих стандартів: втрати насіння досягають б... 7°6: чистота насіннєвого матеріалу не перевищує 80%. Матеріалоємність технологічного обладнання досягає 3066.6 кг.т годину, енергоємність - 150 кВг'г.'година і по технічному рівню воно не відповідає кращим світовим зразкам.

3. Теоретичні дослідження, проведені здобувачем, дозволили визначити основні фактори в найбільшому ступені впливаючі на технологічний процес і отримати аналітичні залежності для розрахунку амплітуди А і частоти коливань ре-шетаю, куту прикладання обурюючої сили р, середньої швидкості переміщення подрібненої маси в технологічній зоні сепаратора V . його продуктивності О і потужності приводу N.

4. Графоаналітичний метод дослідження кінематичних режимів дозволив визначити зони існування різноманітних режимів сепаратора: режим інерційного

сепаратора з ковзанням частинок по поверхні решега і режим вібросспарак з відривом частинок від ного поверхні.

5. Експериментальні дослідження механіко-технологічних влиспшоа насіннєвих плодів баштанних культур, їх насіння і подрібненої маси, що ш ходить на сепарацію, дозволили зробити висновок про можливість виділен насіння кавуна сорту «Вогник», дині сорту «Колгоспниця» і огірка со|-«Конкурент» на сепараторах грохотного типу. В результаті дослідження не новлені основні фізико-механічні властивості і размірно-масові парамег насінників і насіння баштанних культур, що вивчалися. В процесі проведен досліджень зроблено висновок про найбільшу придатність до очистки пасії і кавуна сорту «Вогник» і в найменшому ступені - насіння огірка сор «Конкурент».

6. Експериментальні дослідження сепаруючого пристрою грохотного тину, він

нані в лабораторних умовах із застосуванням теорії планування експеримені дозволили оптимізувати такі параметри як к\т нахилу решетаа, амплітуду .частоту його коливань ш, довжину решета Ь і кут прикладання обурюючої с ли (і. •

7. Проведені теоретичні і експериментальні дослідження дозволили рекомоііл вати для використання в складі лінії одержання насіння двогрохогні решітний сепаратор, у якого верхле решето працює в режимі інерційного с паратора, а нижнє в режимі вібросепарагора. Знайдені діапазони оптимальн го поєднання незалежних факторів. При травмуванні насіння 4 - 6%. чисте 70 - 75% і втратах, то лежать в діапазоні б -1%, необхідно, щоб частота кол вань складала 9.0 - 42.0 (1'с), амплітуда коливань може лежати на рівні 24 - ■ (мм), а довжина робочої частини решета 1.2 - 1.6 (м).

8. Після лабораторних експериментальних досліджень проведені польові випр бування сепаратора в складі лінії одержання насіння баштанних культур, ц модернізувалась, і експериментальної лінії. Продуктивність при цьому склал при роботі на огірку 8.4 т/год. для серійного обладнання і 9.8 т/год. для експ риментального. При роботі на кавуні значення продуктивності відповіді рівні 21.24 т/год. і 27.2 т/год. Ці показники на 17... 22% вище, ніж у серійної зразка сепаратора.

9. Річний економічний ефект від впровадження запропонованої лінії виділені насіння овочевих і баштанних культур складе: 13899.5 грн. за сезон при оде] жанні насіння огірка і 15033.4 грн. при одержанні насіння кавуна. Термі окупності при цьому рівний відповідно для насінників огірка і кавуна 6.64 6.15 років. Річний економічний ефект безпосередньо від запропонованої кої струкції сепаратора рівний 1769.03 грн. при одержанні насіння огірка 1913.35 при одержанні насіння кавуна. Ступінь зниження витрат праці рівни 54.12% при виділенні насіння огірка і 54.0596 при виділенні насіння кавун;

Річна економія праці складе при цьому відповідно 541.37 люд. годину і 540.51 люд. годин.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНІХ РОБІТ З ТЕМИ ДИСЕРТАЦІЇ

. Гольдшмідт О.В.. Горбенко О.А. Експериментальні дослідження фільтруючого обладнання для очищення стічних вод сільськогосподарського обладнання // Вісник аграрної науки Прічорномор' я. - Міколаїв. - 1997. - №1. - 3. 127-130. ’..Гольдшмідт О.В., Горбенко О.А. Підсумки досліджень обладнання для очищення технологічної води насінницьких ліній // Вісник аграрної науки Прічорномор'я, внп. 2. Міколаїв, 1997. - С.110-114.

.Гольдшмідт О.А. Оптимізація технологічних режимів роботи сепаратора насіння баштанник культур. 36. наукових трудів, Кримський державний аграрний університет. - Сімферополь: Механізація сільськогосподарського виробництва. 1997. -С.153-155.

. Гольдшмідт О.А. Теоретичний аналіз робочих режимів сепаратора насіння баштанних культур. - Міколаїв: Вісник аграрної науки Прічорномор'я. вин.З. 1998.-С. 109-113. '

. Гольдшмідт О.А. Теоретичний аналіз кінематичних режимів виділіпеля насіння баштанних культур ВБЛ-20. - Міколаїв: Вісник аїрарної науки Прічорномор'я. вип.4. 1998. - С. 107-110.

Негьосов В.ГІ.. Гольдшмідт О.А. Експериментальні дослідження фізико-механічних властивостей насіння баштанних культур. - Міколаїв: Вісник аграрної науки Прічорномор'я. вип. 5. 1998. - 3 99-103.

. Нетьосов В.П.. Пасгушенко С.І.. Гольдшмідт О.А. Дослідження міцносншк властивостей насіння баштанних культур. - Міколаїв: Вісник аграрної науки Прічорномор'я. вии.6. 1999. - С.98-103.

. Пастушенко С. І.. Гольдшмідт О.А. Експериментальні дослідження сепаратора насіння баштанних культур. - Міколаїв: Вісник аграрної науки Прічорномор'я. вип.7. 1999. - С. 137-141, '

. Гольдшмідт О.В.. Єрмоленко В.О., Іванов Г. О.., Любвицький С.В.. Горбенко О.А. Система екологічного очищення стічної води насінневивідних. ліній. .'/ Тезі доповідей обласної науково-теоретичної конференції. - Міколаїв: Миколаївський сільськогосподарський інститут. - 1995. - 3. 63-64

АНОТАЦІЯ

Гольдшмідт Е.А. Розробка і обгрунтування технологічних параметрів іпаратора насіння баштанних культур. - Рукопис.

Дисеріація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук но теціальпості 05.20.01 - механізація сільськогосподарського виробництва, римський Державній університет. Сімферополь, 2000.

Дисертація присвячена питанням сепарації насіння баштанних культур на :паруючих пристроях грохотного типу, теоретичному обгрунтуванню :хіюлогічіюго процесу відділення від насіння часток подрібненої кірки і якуша насіннєвих плодів.

Результати теоретичних і експериментальних досліджень використані при розробці і впровадженні у виробництво виділителя насіння баштанних культур з двогрохотним, різнорежимннм сепаратором. Конструкція сепаратора по своєму технічному рівню відповідає сучасним вимогам, що пред'являються до машин для механізації трудомістких процесів в насінництві. Сепаратор насіння може експлуатуватися як у великих спеціалізованих сільськогосподарських підприємствах будь-яких ({юрм власності, так і фермерських господарствах. ■

Ключові слова: сепарація, насіння, обгрунтування конструктивних і кінематичних режимів, оптимізація технологічного процесу, грохотний сепаратор, втрати насіння, чистота насіння, травмування насіння, лабораторні дослідження, польові випробування, техніко-економічне обгрунтування.

АННОТАЦИЯ '

Гольдшмидт Е.А. Разработка и обоснование технологических параметров сепаратора семян бахчевых культур. - Рукопись. ■

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства. Крымский Государственный университет, Симферополь, 2000.

Диссертация посвящена вопросам сепарации семян бахчевых культур на сепарирующих устройствах грохотного типа, теоретическому обоснованию технологического процесса отделения от семян частиц измельченной корки и мякоти семенных плодов.

В процессе выполнения диссертационной работы проведен. патентноинформационный поиск, изучена литература, посвященная проблемам механизации получения семян овощебахчевых культур.

Экспериментальные исследования механико-технологических характеристик семенных плодов, их измельченной массы и свежевыделенных семян ПОЗВОЛИЛИ обосновать принцип отделения семян от содержащихся в них примесей.

..Теоретический анализ проводился при рассмотрении движения плоской частицы на колеблющейся плоскости. При этом были получены дифференциальные уравнения относительного и абсолютного движения частиц измельченной массы семенников. Определение скорости и перемещения семян в технологической зоне грохотного сепаратора производилось с использованием метода поэтапного интегрирования н графоаналитического метода решения трансцендентных уравнений.

Психологический эксперимент и метод экспертной оценки дали возможность выявить факторы в наибольшей степени влияющие на качество работы сепаратора и отбросить незначимые факторы. Экспериментальные исследования в лабораторных условиях выполнены с использованием теории планирования по трехуровневому плану Бокса второго порядка. Анализ математических моделей качественного выполнения технологического процесса проведен методом двухмерных сечений.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке н внедрении в производство выделителя семян бахчевых ку льтур с двухгрохошы.м. разнорежимным сепаратором. Конструкция сепарато-

pa m> своему техническому уровню соответствует современным требованиям, предъявляемым к машинам для механизации трудоемких процессов в семеноводстве. Сепаратор семян может эксплуатироваться как в крупных специализированных сельскохозяйственных предприятиях, любых форм собственности, так и фермерских хозяйствах.

Ключевые слова: сепарация семян обоснование конструктивных и кинематических режимов, оптимизация технологического процесса, трохотной сепаратор, потери семян, чистота семян, травмирование семян, лабораторные исследования, полевые испытания, технико-экономическое обоснование.

SUMMARY

Goldshmidt Н.А. Elaboration and basing of technological seeds separator parameters of water-melon cultures. - Manuscript.

Dissertation for competition of learned candidate degree of technical scicnces on speciality 05.20.01 which is mechanisation of agricultural production. Crimean State University. Simferopol, 2000. ■

Dissertation is devoted to questions of water-melon cultures seeds separation with using riddle type separating devices, to theoretical basing of technological dissociating particles of ground up crust and pulp of seminal fruits from seeds process.

The Results of theoretical and experimental researches were used for extractor of water-melon cultures seeds with two riddles, with different operating mode of separator elaboration and inculcation in production. Separator Construction on its technical level conforms to contemporary requirements, produced to engines for mechanization of labour-intensive processes in seed-growing. A seeds Separator can exploit as in large specialized agricultural enterprises of any property' forms, and in fanners’ economics as well.

Key words: seeds separation, basing of constructive and kinematic routines, optimization of technological process, seeds rack separator, seeds loss, seeds cleanness, traumatizing of seeds, laboratory researches, field trials, technicoeconomic basing.

_________Підписано до друку 13.06.2000 p.____________

Формат паперу 60x84 3/16. Об’єм у фш. д. арк. - 1,0 Зам. 314 Тираж - 100 екз.

и. Миколаїв