Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. цель и задачи исследований 8
1.1 Способы обескрыливлния семян и технические средства, осуществляющие их... 8
1.2 Анализ конструкций обескрыливателей и обескрыливающих устройств
семяочистительных машин 17
1.3 Обзор исследований по процессу обескрыливлния и свойствам семян хвойных пород 29
1.4 Цель и задачи исследований . 34
2 Технологической схемы, конструкции и теоретические исследования рабочего процесса загрузочно- обескрыливающего устройства лесных семян непрерывного действия малогабаритной семяочистителыюй машины 37
2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы загрузочно-обескрыливающего устройства непрерывного действия (зоу нд) малогабаритной машины 37
2.2 Основные кинематические и силовые соотношения в конструкции обескрыливателя лесных семян непрерывного действия 41
2.3 Динамика движения частиц в рабочей зоне обескрыливателя 48
2.4 Условия прохождения частиц в отверстия сетчатой поверхности обескрыливающего барабана 59
2.5 Выводы 66
3 Программа и методика экспериментальных исследований 68
3.1 Программа экспериментальных исследований 68
3.2 Методика исследований свойств семян с крылатками и обескрыленных исходного свмшшого вороха сосны обыкновенной 69
3.2.1 Методика исследований состава исходного вороха сосны обыкновенной и основных технологических свойств семян с крылатками и обескрыленных 69
3.2.2 Методика исследований механических свойств семян 79
3.3 Разработка и изготовление лабораторного образна зоу іід малогабаритной машины и методика проведения лабораторных исследований 84
3.3.1 Разработка и изготовление лабораторного образца зоу нд 84
3.3,2 Методика определения основных параметров зоу нд 89
4 Результаты экспериментальных исследований свойств семян исходного вороха семян сосны обыкновенной и лабораторного образца зоу нд малогабаритной семяочистительной машины 94
4.1 Технологические свойства семян исходного вороха сосны быкновенной 94
4.2 Механические свойства семян исходного вороха сосны обыкновенной 107
4.3 Определение площади сечения выпускного отверстия загрузочного бункера, параметров щеточного питателя и его окружной скорости вращения 113
4.4 Экспериментальное определение параметров отверстий сеток и размеров сетчатых поверхностей загрузочного бункера зоу нд 117
4.5 Определение окружной скорости вращения и угла установки щеток обескрыливателя зоу НД 122
4.6 Обоснование параметров отверстий сеток и рабочих размеров сетчатых поверхостей Обескрыливателя зоу нд 126
4.7 Выводы 127
5 Описание коііструкции, технологического процесса и расчет экономической эффективности усовершенствованной малогабаритной семяочистительной машины 129
5.1 Описание конструкции и технологического процесса усовершенствованной малогабаритной семяочистительной машины 129
5.2 Расчет экономической эффективности от использования усовершенствованной малогабаритной семяочистительной машины 134
5.3 Выводы 141
Общие выводы и рекомендации 142
список использованных источников
- Обзор исследований по процессу обескрыливлния и свойствам семян хвойных пород
- Основные кинематические и силовые соотношения в конструкции обескрыливателя лесных семян непрерывного действия
- Методика исследований состава исходного вороха сосны обыкновенной и основных технологических свойств семян с крылатками и обескрыленных
- Механические свойства семян исходного вороха сосны обыкновенной
Введение к работе
Актуальность темы. Лесовосстановителыше работы и работы, связанные с защитным лесоразведением, проводятся в России, в основном, посадкой. Несмотря на снижение объемов этих работ Министерство природных ресурсов поставила задачу в 2003-2010 гг. восстановить леса на площади около 7 млн га. Для выращивания посадочного материала ценных пород требуется огромное количество лесных семян, ежегодная потребность которых оценивается в пределах 8-12 тыс. т, в том числе хвойных - 700-1000 т. Многие виды лесных семян в естественном состоянии непригодны, или малопригодны, для проведения посевов в питомниках и на лесо-культурных площадях. Поэтому перед посевом их в обязательном порядке подвергают обескрыливанию, очистке и сортированию на семяочистительных машинах типа ОС-1, СУМ-1, МОС-1, МОС-1А и других. Значительная часть указанных машин в настоящее время не выпускается отечественной промышленностью и обработка семян в лесохозяйственных осуществляется на морально и технически устаревших конструкциях машин, примитивных приспособлениях или различными ручными способами. Применяемые машины из-за цикличности работы не обеспечивают качественной обработки семян как по полноте обескрыливания, так и по травмированию семян. Практика показала, что после первого пропуска через барабан машины обескрыливается 68-72 %, второго - 80-85 % и третьего - 90-93 % семян, а многократный пропуск приводит к дополнительному травмированию 3-7 % семян. Ручные способы обработки лесных семян, используемые в лесхозах для собственных нужд и связанные с резкими сокращениями объемов заготовки семян и выращивания посадочного материала, приводят к большим их потерям в отходы.
Следует признать, что в нашей стране сейчас на вооружении лесного хозяйства нет специальной семяочистительнои машины, которая осуществляла в лесхозах хотя бы обработку семян хвойных пород как наиболее ценных для лесовосстановле-ния. Созданная в начале 80-х гг. XX века на Каширском экспериментально-механическом и Брянском заводах «Лесхозмаш» универсальная малогабаритная семяочи-
Ф стительная машина УМО-1 не была доведена до серийного производства из-за недостатков, выявленных при испытаниях, которые характерны для всех вышеуказанных машин: низкой эффективности их работы.
Поэтому решение вопроса, связанного с повышением эффективности технологического процесса обработки лесных семян малогабаритной машины является актуальным.
* Работа является частью комплексных исследований по госбюджетной теме
ВГЛТА № ГР 01.96,0.010580 «Совершенствование машин для лесовосстановления к
рубок ухода в различных типах леса» и НИР Рослесхоза № ГР 706057483.
Цель исследований. Повышение эффективности технологического процесса обработки лесных семян малогабаритной семяочистительной машины путем разработки нового загрузочно-обескрыливающего устройства непрерывного действия
* (ЗОУ НД) и обоснования его основных конструктивно-технологических параметров.
Объекты исследований. Исходный семенной материал сосны обыкновенной и технологический процесс подачи и обескрыливания лесных семян малогабаритной семяочистительной машины.
Предмет исследований. Закономерности движения семян в загрузочно-обескрыливающем устройстве непрерывного действия (ЗОУ НД).
* Методика исследований. Изучение свойств исходного вороха и обескры
ленных семян сосны обыкновенной проводили на основе общих, стандартных и
вновь разработанных методик. Теоретические исследования базировались на диф
ференциальном и интегральном исчислениях, законах механики, математическом
моделировании и теории планирования эксперимента. Обработка результатов ис
следований, расчеты и оптимизация выполнены на ЭВМ с использованием стан-
дартных программ.
Научная новизна заключается в изучении основных технологических и механических свойств семян с крылатками и обескрыленных исходного вороха сосны обыкновенной и на их основе обосновании технологической схемы и основных конструктивных параметров ЗОУ НД; в разработке принципиально нового ЗОУ НД; в
* получении аналитических зависимостей с компьютерной поддержкой для расчета
* условий гравитационного перемещения и скорости движения семян в рабочей зоне
технологического процесса ЗОУ НД, а также условия прохождения частиц в отвер
стия сетчатой поверхности, позволяющих определять его основные конструктивно-
технологические параметры.
Научные положения, выносимые на защиту:
— основные технологические и механические свойства необескрыленных и
% обескрыленных семян исходного вороха сосны обыкновенной;
- новая технологическая схема и конструкция ЗОУ НД малогабаритной се-
мяочистительной машины, защищенная патентом РФ (положительное решение по
заявке №2002121659/12 (022565) с приоритетом от 06.08.2002 г.);
— аналитические зависимости с компьютерной поддержкой, позволяющие рас
считывать и определять кинематические и силовые соотношения в новой конструк-
* ции, значения перемещений, скоростей и условий прохождения частиц через отвер
стия сетчатых рабочих поверхностей ЗОУ НД;
- наилучшие конструктивные параметры и основные технологические режи
мы работы ЗОУ НД, обеспечивающие повышение эффективности технологического
процесса обработки семян хвойных пород малогабаритной семяочистительной ма
шины.
* Достоверность основных положений и рекомендаций подтверждена хоро
шей сходимостью теоретических и экспериментальных данных и положительными
результатами лабораторных и производственных испытаний ЗОУ НД малогабарит
ной семяочистительной машины.
Практическая ценность и реализация работы заключается в том, что разработанные методы и результаты научных исследований позволяют на стадии про-т ектирования семя очистительных машин обосновывать конструктивные и технологические параметры ЗОУ НД, повысить технический уровень и эффективность технологического процесса обработки семян хвойных пород на существующих и вновь создаваемых семяочистительных машинах, а рекомендации по основным параметрам и режимам работы ЗОУ НД использовать на производстве. ЗОУ НД
* прошло лабораторную и производственную проверки в Солнечногорском
(Московская обл.) лесхозе и учебно-опытном лесхозе ВГЛТА. Результаты научных
ф лесхозе и учебно-опытном лесхозе ВГЛТА. Результаты научных исследований использованы в ЦОКБлесхозмаш (г. Пушкино, Московская обл.) и в учебном процессе ВГЛТА.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на заседаниях кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин ВГЛТА (2000-2003 гг.) и ежегодных конференциях ППС
ВГЛТА (2001-2003 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции
«Химико-лесной комплекс - проблемы и решения» (Красноярск, 2001),
Международных научно-практических конференциях «Новые технологии и
устойчивое управление в лесах северной Европы» (Петрозаводск, 2001), «Леса
Евразии в III тысячелетии» (Мытищи, Московская обл., 2001).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 13 на-
учных работ и получен патент на изобретение (положительное решение по заявке
№2002121659/12 (022565) с приоритетом от 06.08.2002 г.).
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Ома включает 194 стр., из них 138 стр. основного текста, 47 ил., 15 табл., 157 наименований использованных источников, в том числе 9 иностран-
ных, и приложения на 34 стр.
Обзор исследований по процессу обескрыливлния и свойствам семян хвойных пород
Изучению технологического процесса механических способов обескрыливания лесных семян к настоящему времени посвящено значительное число работ как в нашей стране, так и за рубежом. Уже в 1930 г. В. Хилдебрандт и Д. Вернер-Шмидт из Германии провели опыты по обескрыливанию семян хвойных пород [152,154]. Они обнаружили некоторое посветление оболочки семян сосны вследствие ее незначительного шелушения, которое не уменьшило процента всхожести семян. А.П. Тольский [143] описал результаты обескрыливания семян сосны обыкновенной при помощи щеточного барабана, вращающегося в сетчатом цилиндре. Он также обнаружил некоторое посветление оболочки семян за счет шелушения и также пришел к выводу, что оно не сказывается отрицательно на всхожести. Более того, он отметил повышение всхожести на 10% и энергии прорастания на 23,5 %, что обусловлено повышением проницаемости воды к зародышу. Некоторыми исследователями [47,157] обнаружено, что механическое обескрыливание приводит к снижению всхожести семян, если семенной материал пропускать через барабан многократно для повышения полноты их обескрыливания. Например, А.А. Звиедре [47] установил, что после однократного пропускания семян через барабан обескрыливателя происходит снижение абсолютной всхожести, по сравнению с контролем, на 1-7 %, после двукратного - на 7-17%, а после трехкратного - более чем на 20%. А. Янакиев (Болгария) [157] пришел к аналогичному выводу, Семена сосны пропускались им через обескрыливающий барабан несколько разе После однократной обработки всхожесть снизилась, по сравнению с контролем, на 1 %, двукратной — на 2 %, трехкратной -на 7 %, четырехкратной - на 17 % и пятикратной - 27 %. Вместе с тем автор считает, что многократность процесса не единственная причина снижения всхожести, и что это явление может быть вызвано недозреванием шишек, неправильной технологией сушки шишек и др.
Одной из причин противоречивости приведенных выше данных может быть и различие в конструкции обескрыливающих устройств, применяемых разными авторами. Однако, несомненно, влияние кратности процесса обескрыливания на качественные показатели семян: увеличение кратности снижает абсолютную всхожесть семян.
Широкое изучение обескрыливания семян саксаула было осуществлено Л.П. Крутиковым [57], Им введено понятие полноты обескрыливания или технологического эффекта, который является качественным оценочным фактором процесса обескрыливания, предложена формула для его определениями основным оценочным критериям процесса обескрыливания он относит также производительность машины и характер повреждения семян в процессе обработки. Исследования Л.П. Крутикова были проведены с использованием обескрыливателя-очистителя непрерывного действия УО-5. При этом он установил влияние на качество обескрыливания числа планок шелушильного барабана, величины рабочих зазоров, скорости вращения и т.д. Следует отметить, что изучение влияния многих факторов на выходные оценочные критерии осуществлялось им не во взаимосвязи друг с другом, а в отдельности каждого. Однако» как показывают наблюдения и практика, действие всех факторов на качество процесса обескрыливания происходит одновременно и во взаимной связи друг с другом. Поэтому результаты, полученные Л.П. Крутиковым с применением традиционного однофакторного планирования эксперимента, не совсем точны.
Важнейшим фактором, определяющим качество обескрыливания семян, Л.П. Крутиков [57] считает скорость вращения рабочих органов. К сожалению, он в своих исследованиях не пошел дальше выявления экспериментальной зависимости между окружной скоростью и качеством обескрыливания. Им не сделано никаких теоретических разработок в этом направлении.
Исследования Л.П. Крутикова перекликаются с работами А.А. Звиедре [47], который указывает, что ударные нагрузки, создаваемые рабочими органами и вызывающие повреждение семян, зависят от числа оборотов, размеров барабана, длины лопастей и других параметров. Допустимое число оборотов рабочих органов он предложил определять при помощи контрольного обескрыливайия. При этом частоту вращения надо уменьшать до тех пор, пока всхожесть обескрыливаемых семян не сравняется со всхожестью необескрыленных семян той же партии.
В работе А.И. Баранова и др. [21] приведены результаты исследования влияния угловой скорости движения рабочих органов на повреждение семян. Авторы считают оптимальной угловую скорость 40-60 с"1. Однако они не указывают, для каких семян эта скорость является оптимальной. Очевидно, что для каждого вида семян она будет разной. Необходимо подчеркнуть, что угловая скорость сама по себе не определяет характер воздействия рабочих органов на семена, так как при одной и той же угловой скорости линейная скорость движения рабочих органов будет изменяться пропорционально их расстоянию от центра вращения и, соответственно, будет изменяться и сила воздействия рабочих органов на семена. Следовательно, вывод авторов об оптимальной угловой скорости методически не верен. Рекомендации по оптимальной угловой скорости должны быть привязаны к определенным семенам и к определенной конструкции, с указанием ее размеров.
Л.И. Баранов и др. исследователи [20,48] считают также, что вертикальные цилиндрические обескрыливатели обеспечивают более равномерное воздействие рабочих органов на обескрыливаемые семена, по сравнению с горизонтальными. Однако авторы не дают обоснованной аргументации этой рекомендации. К. Мари-нов (Болгария), изучая технологический процесс обескрыливания семян сосны белой, отмечает, что решающее влияние на производительность процесса оказывает частота вращения рабочих органов [62]. Однако он не затрагивает вопрос качества обработки семян. Ю.И. Полупарнев и Л.Т. Свиридов [88-90], исследуя процесс движения частиц в обескрыливателях непрерывного действия, указывают на то, что производительность и качество обработки исходного семенного сырья хвойных пород зависят от размеров рабочей камеры и времени обработки. Эти рекомендации следует учесть при проведении дальнейших исследований.
Основные кинематические и силовые соотношения в конструкции обескрыливателя лесных семян непрерывного действия
Для рассмотрения технологического процесса обработки семян хвойных пород, реализуемого в обескрыливателе непрерывного действия, будем оперировать следующими размерными параметрами: R -радиус сетчатой поверхности обескрыливателя; d-диаметр шарообразной частицы; о -угол наклона продольной оси обескрыливателя к горизонту; Р - угол «атаки», угол наклона щетки обескрыливателя по отношению к продольной оси в плоскости ZO Y (см. рисунок 2.2, в).
Условимся, что продольная ось обескрыливателя совпадает с координатной осью Z, ось X направлена горизонтально, если смотреть с нижнего торца обескрыливающего барабана, а ось Y неподвижной системы координат, связанной с барабаном, направлена вниз, как показано на рисунке 2.2.
Конструктивно возможны случаи, когда а = 0 или р = 0, но в целях интенсификации процесса обескрыливания требуется создать осевое перемещение вороха в направлении оси Z, что и достигается введением угла а или В (либо их комбинаций).
Рассмотрим основные кинематические соотношения в механизме обескрыли-вателя. Будем считать, что его щетки вращаются равномерно с угловой скоростью и, т.е. є = — = 0 - є = const , dt 30 где п - частота вращения теток, мшґ1. Следовательно, мы будем рассматривать установившийся процесс с нулевым угловым ускорением скорость относительного движения частицы, т.е. скорость ее по отношению к переносной системе координат, вращающейся с угловой скоростью ш. Тогда FK =2mo)Votmsm((b;Votm} 4. Сила трения о сетчатую поверхность барабана Fmp\ f\Nd где /J - динамический коэффициент трения частицы о металлическую сетку; N - нормальная динамическая реакция. 5. Сила трения о щетку где f2 - динамический коэффициент трения о щетку; N - сила нормального давления частицы на щетку, численно равная силе, с которой щетка действует па частицу. 6. Сила давления щетки на частицу T = fxNd;T = N. При этом полагаем, что сила, с которой щетка воздействует на частицу, численно равна силе сопротивления перемещению последней. 7. Сила сопротивления воздуха F = оС Lly2 где ра = 1,206 кг/м3 - плотность воздуха; Сх - коэффициент лобового сопротивления шара; Ун полная скорость частицы,
Составляющие скорости частицы по осям X и Y при Р = 0 можно определить по уравнениям (2.2). Если в конструкции обескрыливателя предусмотрен наклон щеток относительно продольной оси Z на некоторый угол Р Ф 0 (см. рисунок 2.2, в), то для определения составляющих скорости частицы можно руководствоваться следующими соображениями: поскольку частица не отрывается от щетки (пет ее относительного движения по оси X) можно считать, что при р О работает первая формула (2.2), т.е.
Введением угла р достигается перераспределение составляющих вектора полной скорости частицы по осям Y и Z (рисунок 2.4). Поскольку геометрия щетки не влияет на импульс силы, передаваемый частице, на основании закона сохранения момента количества движения (и закона сохранения количества движения), то кривизна траектории частиц в плоскости XOY постоянна и равна
Необходимо отметить, что полученные уравнения (2.6) составляющих вектора полной скорости частицы определены для р Ф 0: и описывают кинематику частицы только в том случае, когда щетка «ведет» частицу, т.е. она при движении все время прижата к щетке. Это достигается, прежде всего, при величинах угла а, которые мы условно назовем «малыми», т.е. такими, при которых невозможно движение частицы в осевом направлении, вызванное составляющей силы тяжести С2 = rngslna,. Вопрос о значениях «малых» углов а будет решен нами в следующем подразделе.
Для дальнейшего проведения теоретического исследования в части большего удобства в выражении для определения силы сопротивления воздуха Fa целесообразно выделить член, не зависящий от скорости. Положим:
Величину ka назовем обобщенным коэффициентом аэродинамического сопротивления. Поскольку для шара площадь Миделева сечения с S,. = = const м 4 и коэффициент лобового сопротивления не зависит от направления движения, то запишем окончательно: F =к К2 вх па х F -к V2 1 ву ля г у Fez=kaVz\ Будет считать также, что сферические частицы перемещаются по сетчатой поверхности барабана без перекатывания.
Методика исследований состава исходного вороха сосны обыкновенной и основных технологических свойств семян с крылатками и обескрыленных
Программой работ по исследованию свойств семян с крылатками и обескрыленных исходного семенного вороха сосны обыкновенной, по определению основных параметров тканых сеток, размеров сетчатых поверхностей ЗОУ НД и конструктивно-технологических параметров предусмотрено выполнить следующее:
1. Охарактеризовать состояние исходного семенного вороха сосны обыкновенной, включая технологические (состав, форму и состояние поверхности семян, размеры и массу 1000 шт., углы естественного откоса, коэффициенты трения, аэродинамические характеристики) и механические (прочность крепления крылаток к семенам и их механическая прочность) свойства семян с крылатками и обескрыленных.
2. Разработать и изготовить лабораторный образец ЗОУ НД, провести его лабораторные исследования с целью определения параметров сеток и размеров сетчатых поверхностей загрузочного бункера и обескрыливателя, а также обоснования его основных конструктивно-технологических параметров.
3. Изготовить экспериментальный образец малогабаритной семяочиститель-ной машины с обоснованными параметрами ЗОУ НД и провести его лабораторные испытания, а по возможности и испытания в производственных условиях.
Исследование свойств семян с крылатками и обескрыленных исходного вороха сосны обыкновенной и лабораторные исследования параметров сеток и ЗОУ НД проводили в лаборатории кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин ВГЛТА, а производственные испытания — в Солнечногорском (Московская обл.) и учебно-опытном (ВГЛТА) лесхозах.
Основные показатели исходного вороха и свойства семян необходимы для обоснования технологической схемы, конструкции, отдельных параметров ЗОУ НД и некоторых численных расчетов. В качестве исходного семенного вороха взяты семена сосны обыкновенной, полученные из Сомовского лесхоза Воронежской области 2001 года сбора. При изучении состава исходного вороха семян использовали исходные образцы, отобранные и составленные из полученной партии методом крестообразного деления в соответствии с ГОСТом 13056.1-67. Полученные образцы помещали в 3-х литровые стеклянные банки. Анализу подвергали килограммовую порцию семян, используемую в дальнейшем для проведения экспериментальных исследований. Посевные качества семян сосны обыкновенной соответствовали I и II классу. Изучению подвергали семена как в естественном состоянии (с крылатками), так и обескрыленных. Определяли соотношение массы и объема чистых семян в исходном семенном ворохе, форму и состояние поверхности, массу 1000 шт. семян, размеры, углы естественно откоса, коэффициенты трения и аэродинамические свойства (критическую скорость и коэффициент парусности). Исходный ворох семян сосны обыкновенной представлен на рисунке 3.1.
Соотношение массы и объема чистых семян в исходном семенном ворохе, данные о соотношении массы и объема чистых семян в общем исходном семенном ворохе имеют большое практическое значение при обосновании как технологических процессов обескрыливающих и загрузочных устройств, так и их конструкций. В частности, при расчете объема загрузочного бункера с учетом его часовой производительности очень важно знать, какова доля чистых семян в исходном ворохе. Причем если разрабатывается универсальная машина для обработки различных видов семян, то необходимо иметь эти данные для всех семян и затем рассчитывать объем бункера исходя из наименьших численных значений. Поэтому даже в стадии проектных работ при создании различных конструкций семяочистительных машин данные о соотношении массы и объема чистых семян в исходной смеси крайне важны и необходимы. До настоящего времени такие данные в литературных источниках и справочниках отсутствуют.
При определении соотношения массы и объема чистых семян для сосны обыкновенной использовали навески объемом 3-5 дм необескрыленных семян. Объем семян определяли с помощью пурки ПХ-1 или специально изготовленной тары в виде ящиков емкостью 3 или 5 литров. Затем производили взвешивание этой массы и ее обескрыливание. После этого семена отделяли от примесей на воздушном парусном классификаторе. Отдельно определяли вес и их объем. И затем эти величины выражали в процентах по отношению к общей исходной смеси. Полученные примеси разделяли на крупные (чешуя, веточки и т. д.) и мелкие (обломки крылаток, песок, хвоя и т. д.). Их также взвешивали и определяли их процентное содержание.
Механические свойства семян исходного вороха сосны обыкновенной
Анализ полученных данных показывает, что критические скорости витания семян варьируют в значительных пределах: от 2,75 до 7,75 м/с. Аналогичная картина характерна и для коэффициентов парусности. Средние же значения критических скоростей и коэффициентов парусности для семян сосны равны 5,14 и 0,37 м/с. Одна из причин значительной изменчивости изучаемых признаков — наличие в семенах значительного числа фракций, плотность и критическая скорость которых различны.
Интегральные кривые распределения семенного материала по скорости витания (рисунок 4.4, б), выполненные на основе результатов исследований позволяют устанавливать предварительно границы скоростей воздушного потока для очистки и пневмосортирования семян сосны, ели и лиственницы с учетом нормативных потерь и требований заказчика. Например, при очистке семян в соответствии с ГОСТ 20786-75 допускаются потери в пределах 1 %. Чтобы определить необходимую скорость воздушного потока для данной операции необходимо провести горизонтальную линию на уровне 1 % до ее пересечения с интегральной кривой и из точки пересечения опустить перпендикуляр. Получим для очистки семян сосны скорость воздушного потока, равную 3,4...3,5 м/с. Превышение указанной скорости будет приводить к потерям семян в отходы. Для установления предельных границ скоростей при пневмосортировании учитывают требование заказчика. Например, требуется из исходной партии семенной массы сосны выделить 15 % семян легкой фракции. В этом случае на горизонтальной оси находится отметка в 15 % проводится горизонтальная линия до ее пересечения с соответствующей кривой и опускается пер пендикуляр. Скорость воздушного потока для данного случая равна 4,1 м/с. Но указанные пороги скоростей воздушного потока следует уточнять для конкретных партий семян различного происхождения.
Нами установлено, что очень сложно выделить из исходной смеси необес-крыленные семена хвойных пород, так как при скорости 4-4,5 м/с происходит выделение чистых семян, а 20-25 % необескрыленных семян имеют такую же скорость. Не полностью обескрыленные семена также практически невозможно отделить от легких примесей и чистых семян. Следовательно, качество обескрыливания имеет существенное значение при последующей очистке семенного материала от примесей. При низком качестве обескрыливания значительная масса семян будет безвозвратно уходить в отходы, что потребует дополнительной очистки этих примесей и увеличения затрат.
Результаты исследований аэродинамических свойств семян использованы при численных расчетах осевых перемещений и скоростей движения семян в обескрыливающем устройстве малогабаритной семяочистительной машины, а также при обосновании наилучших скоростных режимов процесса обработки семян сосны обыкновенной.
Механические свойства семян (усилия излома крылатки и прочность внешней оболочки семян на сжатие) являются одними из важнейших показателей при обосновании параметров сеток, технологической схемы ЗОУ НД и режимов его работы.
На основании методики, изложенной в разд. 3.2.2, эти показатели изучены. По усилиям излома крылаток полученные данные обработаны методами математической статистики и результаты представлены в таблице 4.9 и на рисунке 4.5.
Анализ данных таблицы 4.9 и рисунка 4.5 свидетельствует о том, что прочность крепления крылаток к семенам неодинакова и колеблется в пределах от 3,5 до 17 сН.
Меньшие значения усилия излома (от 3,5 до 8 сН) характерно для небольшой массы семян: 5-20%. Усилия, находящиеся в пределах от 8 до 13 сН, характерны для основной массы семян (65-75 %) и от 13 до 17 сН -для семян крупной фракций: 15-20%. В целом, для обработки изученных семян можно рекомендовать щетки небольшой жесткости.
Из таблицы 4.9 видно, что прочность связи крылаток с семенами увеличивается с повышением влажности семян. Так, если при влажности 6-7,5% усилие обламывания крылаток для сосны обыкновенной составляет 11,0 сН, то при влажности 8-11 % оно равно 12,6 сН.
В процессе исследования установлено также, что при дальнейшем росте влажности семян наступает момент, когда обламывание крылатки от семени становится невозможным, поскольку крылатка приобретает большую гибкость. Так, для исследуемых семян сосны обыкновенной такое явление наступает при влажности семян выше 14-15%. Поэтому обескрыливание семян сосны и других хвойных пород целесообразно проводить при влажности 6-9 %. Такую влажность имеет семенной материал хвойных пород, полученный из шишкосушилен.
