Введение к работе
Актуальность темы. Одной из главных задач лесного хозяйства является восстановление лесов ценными древесными породами, которое невозможно без качественного семенного материала. Заготавливаемые семена мало пригодны для высева на лесокультурных площадях и выращивания посадочного материала в питомниках. Поэтому их в обязательном порядке подвергают обескрыливанию, очистке, сортированию ( калиброванию). Очистка и сортирование (калибрование) являются важнейшими технологическими операциями. Разработка технологий и отдельных устройств для очистки и сортирования ( калибрования) семян в рамках решения проблемы 0.53.01 Госкомлеса и комплексной программы 3.23.003 ГКНТ "Исследование технологических процессов и обоснование параметров рабочих органов и конструкций машин поточной линии для обработки семян хвойных пород" базировалось на создании традиционно используемых решетных устройств. Теория и практика показали, что очистка и сортирование ( калибрование) семян хвойных пород на решетах недостаточно эффективны: не обеспечивается качественное разделение семян на фракции и выделение трудноотделимых примесей и отходов, происходит забивание решет продуктами сепарации и, как следствие, значительное травмирование семян. Исследования последних лет показали, что решета малопригодны для очистки и сортирования семян хвойных пород.
Поэтому создание принципиально новой технологической схемы и устройства для вторичной очистки и сортирования (калибрования) семян наиболее ценных хвойных пород, в котором исключается использование решет, является актуальной проблемой лесохозяйствен-ного производства. Актуальность указанной проблемы обуславливается еще и тем, что согласно приказу N 74 от 25.04.96 г. Федеральной службы лесяото хозяйства России о состоянии лесного селекционного семеноводства и перспективах его развития на период с 1996 по 2000 гг. одним из главных стоит пункт о принятии мер по широкому внедрению в практику наиболее доступных методов селекции: калибрования и сепарации лесных семян.
Экспериментальные исследования проводились яа базе кафедры "Механизация лесного хозяйства и проектирование машин" Воронежской государственной лесотехнической академии при активном участии Воронежской зональной лесосеменной станции (ВЗЛСС).
Цель и задачи исследований. Целью данной работы является
обоснование технологических и конструктивных параметров сепаратора вальцового типа для вторичной очистки и сортирования семя: хвойных пород.
В задачу исследований входило:
-
изучить основные показатели физико-механических свойст обескрыленных семян хвойных пород и их примесей и отходов как ис ходных данных для обоснования конструктивных и технологически параметров сепаратора вальцового типа;
-
дать теоретическое обоснование рабочего процесса сепара тора вальцового типа;
-
разработать и изготовить экспериментальный образец сепа ратора вальцового типа для вторичной очистки и сортирования семя хвойных пород (сосна, ель, лиственница);
-
обосновать оптимальные конструктивно-технологические па раметры сепаратора вальцового типа;
-
определить ожидаемый экономический эффект от испольвова ния сепаратора вальцового типа.
Объекты исследований. Экспериментальные образцы сепараторо и семяочистительных машин, обескрыленные семена сосны, ели лиственницы.
Методика исследований. При изучении свойств семян использо ваны общие и стандартные методы, а также частные методы, разрабо тайные автором. Теоретические исследования базируются на матема тическом моделировании с использованием методов теоретической ме ханики, дифференциального и интегрального исчислений, векторног анализа. При проведении экспериментальных исследований использо ваны методы физического моделирования. Оптимизация параметре технологических процессов выполнена на основе регрессионных мате матических моделей, адекватно описывающих процесс разделения час тиц на сепараторе вальцового типа. Обработка результатов исследо ваний, расчеты и оптимизация осуществлены с помощью IBM-PS с ис пользованием стандартных программ.
Научная новизна работы заключается в разработке теории рабо чего процесса и выявлении основных факторов, влияющих на процес разделения частиц в рабочем органе сепаратора вальцового типа обосновании разделения семян сосны обыкновенной на фракции п размерам (толщине) и массе 1000 штук, установлении динамики расп ределения трудноотдедимых примесей и отходов в зависимости с
толщины семян, определении средних значений коэффициентов статического и динамического трения семян хвойных пород о две смежные поверхности, имеющие различные классы шероховатости, установлении связи между сроком хранения, всхожестью и толщиной семян сосны обыкновенной.
На защиту выносятся следующие положения:
основные характеристики семян как исходные данные для обоснования процесса разделения;
теория рабочего процесса и обоснованные технологические и конструктивные параметры сепаратора вальцового типа;
математическая модель процесса разделения семян и оптимальные параметры сепаратора, при которых обеспечивается максимальная эффективность выполняемых операций;
целесообразность применения сепаратора в современных технологических схемах по вторичной очистке и сортированию семян хвойных пород.
Достоверность полученных выводов и результатов работы подтверждается применением современных методов исследований и высокой точностью экспериментальных величин, полученных на основе достаточного объема проведенных экспериментов.
Практическая ценность работы. Разработана новая конструкция сепаратора вальцового типа для вторичной очистки и сортирования семян хвойных пород, которая доведена до уровня технического решения и может быть использована при создании и усовершенствовании конструкций семяочистительных машин М0С-1А, УМО-1, ІШС-5 и др. Разразботаны практические рекомендации по использованию сепаратора вальцового типа для вторичной очистки и сортирования семян хвойных пород, позволяющие минимизировать потери ценного семенного материала. Установлено, что семена сосны обыкновенной необходимо сортировать на четыре фракции по толщине с одинаковым размерным промежутком, отличающиеся по массе 1000 штук в среднем на 15 %. При длительном хранении семена сосны обыкновенной мелких фракций, толщиной 1.0-1.2 мм, имеют посевные качества в 1.5-2 раза ниже семян более крупных фракций. Поэтому семена фракций 1.0-1.2 мм целесообразно высевать в первую очередь.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях ВГЛТА (Воронеж 1992 - 1996 гг.), на совещании лаборатории механи-
зации лесохозяйственных работ СПбНЖЛХ (Санкт-Петербург, 1996 г.) и на научно-техническом совете отдела механизации ВНИИЛМ (г.Пушкино Московской обл. 1997 г.).
Реализация результатов исследований. Рекомендации, сформулированные в диссертации, использованы при формировании ежегодного отчета ВЗЛСС (1996 г.), в учебном процессе ВГЛТА.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, получено 1 положительное решение и 2 работы находятся в печати.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Она включает в себя 155 страниц основного текста, 40 ил., 13 табл., 150 наименований использованных источников, в том числе 8 иностранных и приложений на 30 страницах.