Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1. Методы и средства повышения качественных и количественных показателей зерноочистительных машин
1.2. Методы повышения количественных и качественных показателей решет
1.2.1. Методы улучшения технологического процесса плоских качающихся решет
1.2.2. Пути увеличения качественных и количественных показателей цилиндрических решет
1.2.3. Исследования влияния конструкции решета на процесс сепарации
1.3. Выводы и задачи исследования
Глава 2. Теоретическое исследование процесса сепарации семян на зерноочистительной установке с двумя цилиндрическими качающимися решетами с продолговатыми отверстиями, расположенными под углом
2.1. Технологическая схема работы сепаратора решет
2.2. Исследование параметров движения зерноочистительной машины по участку наклонными
2.3. Исследование движения частицы цилиндрического качающегося решета с продолговатыми отверстиями
2.4. Имитационная модель сепарации зерна на сепараторе и результаты исследований
2.5. Уравновешивание механизма привода сепаратора
2.6. Выводы по главе
Глава 3 Методика экспериментальных исследований
3.1. Программа исследований 61
3.2.Состав и подготовка исходной смеси
3.3. Методика определения качественных и количественных показателей работы решета
3.4. Описание экспериментальной установки 67
3.5. Методика определения длины решет сепаратора 71
3.6. Методика проведения отсеивающего эксперимента. 73
3.7. Методика движения по градиенту 75
3.8. Методика проведения планируемого полнофакторного эксперимента 77
3.9. Методика определения потерь основной культуры 81
3.10. Методика проведения экспериментальных исследовании на нескольких культурах 84
3.11 Методика сравнения удельной нагрузки на решето при различных углах наклона отверстий решета.
Глава 4. Экспериментальное исследование 85
4.1. Обоснование конструктивных параметров сепаратора 85
4.1.1. Результаты эксперимента по обоснованию расположения отверстий на решетах
4.1.3. Результаты эксперимента по обоснованию рациональной длины решет сепаратора
4.1.2. Обоснование размаха колебаний решет и их ширины 87
4.2. Результаты отсеивающего эксперимента
4.3. Результаты применения метода градиента 91
4.4. Результаты планируемого эксперимента 95
4.5. Результаты эксперимента по определению потерь основной культуры 100
4.6. Результаты работы сепаратора на различных культурах 101
4.7 Результаты сравнения удельной нагрузки на решето при различных углах наклона отверстий решета.103
4.8. Сопоставление результатов теоретического и экспериментального исследований 104
4.9. Выводы по главе 105
Глава 5 Расчет экономической эффективности 106
5.1. Результаты производственной проверки 106
5.2. Определение экономической эффективности от внедрения сепаратора 108
5.2.1 Определение технико-экономических показателей сепаратора по критерию энергетических затрат
5.2.2. Определение экономической эффективности применения сепаратора в стоимостной форме 108
5.3. Выводы по главе 120
Общие выводы 121
Литература 122
Приложения 136
- Методы и средства повышения качественных и количественных показателей зерноочистительных машин
- Исследование параметров движения зерноочистительной машины по участку наклонными
- Методика определения длины решет сепаратора
- Обоснование размаха колебаний решет и их ширины
Введение к работе
Актуальность темы. Для интенсивного и стабильного развития производства зерна и повышения его качества важное значение имеет совершенствование технологии и техники послеуборочной обработки и хранения. Очистка и подработка зерна являются одними из самых трудоемких операций. Обработка осуществляется поточными зерноочистительными линиями, производительность которых сдерживается пропускной способностью решетных машин первичной и вторичной очисток.
Авторы многих работ приходят к выводу, что наиболее производительными являются центробежные цилиндрические решета, а качающиеся решета менее других травмируют зерновки. Наиболее нагруженными решетами в семяочистительных машинах считаются подсевное и сортировальное, на которых отделяются мелкие и щуплые примеси. Увеличить производительность этих, как и других решет, можно двумя путями. Первый путь – экстенсивный, связан с увеличением габаритных размеров решет, увеличением мощности на их привод и другими путями. Второй путь – интенсивный, предусматривает разработку новой конструкции сепаратора, проведение НИР с целью расширения конструктивных возможностей за счет мобилизации решающих факторов, влияющих на количественные и качественные показатели работы машины или рабочего органа. Реализация второго пути сдерживается ввиду недостаточной изученности процесса сепарации зерна на решетах.
На протяжении десятков лет учеными многих стран выдвигаются различные способы очистки зерна от примесей. В настоящее время предлагаются принципиально новые сепараторы, лишенные недостатков старых и совершенствуются технологии очистки зерна.
В ОмГАУ проводились исследования по изучению процесса сепарации зерна на качающихся решетах, имеющих цилиндрическую поверхность, которые объединяют преимущества как плоских, так и цилиндрических решет.
Одним из перспективных решений, позволяющих интенсифицировать процесс сепарации на качающихся решетах, является размещение прямоугольных отверстий, расположенных под углом к образующей.
Цель исследования – интенсификация процесса сепарации зерна на качающихся решетах с цилиндрической поверхностью за счет исполнения прямоугольных отверстий решета под углом к образующей.
Объект исследования - процесс сепарации зерна на качающихся решетах с цилиндрической поверхностью с прямоугольными отверстиями, расположенными под углом к образующей.
Предмет исследования - закономерности количественных и качественных показателей процесса сепарации зерна на качающихся решетах с цилиндрической поверхностью с прямоугольными отверстиями, расположенными под углом к образующей
Научная новизна:
- разработана модель сепарации зерна на качающихся решетах с цилиндрической поверхностью с прямоугольными отверстиями, расположенными под углом к образующей, выполненная с использованием аппарата случайных чисел;
- получены закономерности процесса сепарации зерна на качающихся решетах с цилиндрической поверхностью с прямоугольными отверстиями, расположенными под углом к образующей.
- получены результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния угла наклона прямоугольного отверстия к образующей решета с цилиндрической поверхностью на качественные и количественные показатели процесса разделения зерновой смеси.
Методы исследования. При исследованиях применялись основные положения теоретической и технической механики. При экспериментальных исследованиях применялись методы планирования эксперимента и регрессионного анализа. При обработке результатов исследования – методы математической статистики, теории вероятности, линейного программирования.
При теоретических исследованиях и обработке результатов экспериментов вычисления производились на ПЭВМ с использованием программ MathCAD, MSEXCEL, Visual Basic.
Практическая значимость.
На основе выполненных исследований определены рациональные параметры и режимы работы установки для очистки зерна на качающихся решетах с цилиндрической поверхностью с прямоугольными отверстиями, расположенными под углом к образующей. Обоснованы конструктивные и кинематические параметры установки для очистки зерна.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями для разработки новых сепараторов зернового вороха, а также в учебном процессе. Техническая новизна предложенного технического решения подтверждена двумя патентами РФ.
Апробация работы. Основное содержание отдельных вопросов диссертационной работы докладывалось на одиннадцатой и двенадцатой научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ОмГАУ в 2007-09 гг.; на Международном научно-техническом форуме (г. Омск, март 2009); региональной научно-практической конференции, посвящённой 90-летию ОмГАУ(г.Омск, март 2008).
Внедрение. Производственная проверка лабораторно-производственной установки была проведена в СПК «Чекрушанский» Тарского района Омской области. Полученные результаты исследования используются в учебном процессе на кафедре «Тракторов и автомобилей, сельскохозяйственных машин и механизации животноводства, ремонта машин» Тарского филиала Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет».
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 научных статей, в том числе две статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК, получено два патента на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка и приложений. Работа содержит 181 страниц машинописного текста, 15 таблиц, 33 рисунка, в том числе 13 приложений на 45 страницах. Библиографический список включает 133 наименования, в том числе 5 зарубежных источников.
Методы и средства повышения качественных и количественных показателей зерноочистительных машин
В сельскохозяйственной науке на протяжении нескольких десятков лет проводятся исследования, направленные на совершенствование технологического процесса зерноочистительных машин. В настоящее время, наряду с традиционными исследуются принципиально новые методы и технологии очистки зерна. Так, В.И. Анискин и др. [12] отмечают, что одними из лучших разработок последних лет были признаны: каскадный решетный сепаратор с крупными проходовыми отверстиями, разделяющий зерновую смесь по обобщенному признаку [41]; компьютерный сортировщик, использующий принципы распознания образцов контролируемых частиц и обеспечивающий высокоточный отбор биологически наиболее ценного материала [82]; высокоскоростной гравитационный сепаратор, обеспечивающий интенсивное разделение по размерным признакам в условиях самотечного движения обрабатываемого материала [23]. При анализе современных исследований применительно к сепарации зерна выяснено, что они проводятся, как правило, по следующим направлениям: совершенствование технологии очистки зерна; поиск, создание и обоснование конструкции нового, простого, надежного и экономичного сепаратора; поиск новых высокоэффективных методов очистки зерна от трудноотделимых примесей на основе не применявшихся ранее признаков разделения или разделяющих ворох по комплексу физико-механических свойств. К результатам первого направления можно отнести исследования, посвященные совершенствованию послеуборочной обработки зерна, предложенные в работах [105,106] и других, для трех вариантов современных семяочистительных линий и агрегатов для первичной очистки зерна. При анализе работ этих авторов [106] выяснено, что на современном этапе развития технологии семяочистительных линий наблюдается уменьшение содержания целого зерна из-за его дробления транспортирующими органами. Результаты исследования показали, что наибольшее количество дробленого и травмированного зерна, а также засорителей выделяет машина ОЗФ-80/40/20/, особенно при работе в режиме первичной очистки. Так В.Д. Шафоростов и Е.А Перетягин [124] в основу совершенствования средств механизации предложили положить принцип минимального воздействия на семя, число операций должно быть доведено до минимально необходимого, а протяженность технологических линий максимально сокращена прежде всего за счет сокращения транспортирующих органов. Но с уменьшением времени обработки снижается качество сепарации.
Н.И. Косиловым и Н.В. Коваленко разработана технология очистки семян пшеницы от овсюга на базе линии ЗАВ-40, позволяющая получить кондиционные семена за один пропуск [52]. При этом для обеспечения схода длинных частиц овсюга применены решета с ориентирующими поверхностями, совершающими возвратно-поступательное движение совместно с решетом. Такая модернизация позволит более качественно очищать зерновой материал, но ухудшается процесс очистки отверстий от застрявших частиц.
Совершенствование технологии очистки зерна проводится и на предприятиях агропромышленного комплекса, о чем сообщает Г. Пиппель. Для высокой однородности посевного материала, считают специалисты фирмы «Петкус Вута», нужно применять сортировальные решета с большими отверстиями и более сильный воздушный поток при пневмосепарации [95]. Но увеличение воздушного потока может привести к попаданию полноценного зерна в фуражную фракцию.
К результатам второго направления можно отнести разработку и исследование конструкции гравитационного сепаратора с конической просевающей поверхностью, выполненные Н.Е. Авдеевым и Ю.В. Чернухиным [11]. Сюда же можно отнести разработку ВИМа -гравитационный сепаратор семейства СГ [35] и другие. В обеих конструкциях имеются общие элементы — прутковые решета, неподвижно закрепленные в корпусе. Частицы зернового вороха скатываются по ним под действием гравитационной силы, при этом мелкая фракция просеивается. К достоинствам этих конструкций можно отнести экономичность, простоту, надежность вследствие отсутствия движущихся деталей, низкий процент травмирования зерна и прочие. Однако в этих сепараторах не до конца проработан вопрос с очисткой решет от застрявших частиц.
К третьему направлению развития технологий и конструкций машин для очистки зерна от трудноотделимых примесей можно отнести методы: диэлектрического сепарирования зерна [47, 107, 108]; фрикционной очистки зерна [14]; разделения вороха по влажности отдельных зерен [24]; разделения зерна по комплексу физико-механических свойств: шероховатости, форме, коэффициенту восстановления скорости после удара [36]; сепарирования зерновок по сферичности [27]; разделения семян по массе [44]; сортировки семян по цвету [132] и многие другие. Эти методы на данном этапе находятся на различных стадиях освоения, поэтому их обобщение для анализа является преждевременным. Можно лишь отметить, что очистка зерна от трудно отделимых примесей и отбор полноценных зерен всегда являлись наименее производительными и наиболее дорогостоящими операциями и, вероятно, останутся таковыми в ближайшем будущем. Наряду с этими направлениями исследований продолжается совершенствование традиционных способов очистки зерна.
Известны исследования в области пневматической очистки зерна и продовольственной его переработки, совершаемые в последние годы учеными: Н.И. Косиловым, В.Л. Злочевским, В.М. Дринчей, С.С. Ямпиловым, А.И. Бурковым, А.Н. Зюлиным и многими другими. При анализе работ этих авторов [20, 23, 24, 55, 106] выяснено, что на современном этапе развития разрабатываются схемы очистки, при которых на частицу вороха в пневматическом канале действует несколько разнонаправленных сил. Это явление позволяет протекать процессу сепарации более эффективно, чем в вертикальных аспирационных каналах существующих машин.
Исследование параметров движения зерноочистительной машины по участку наклонными
Авторы отмечают, что для необходимого качества сепарации достаточно колебаний, создаваемых возвратно-поступательным радиальным движением щеточного ротора. Повышение колебаний за счет применения вибраторов предположительно позволило бы повысить качество сепарации и производительность. Для эффективного очищения ячеек решета необходимо, чтобы щетки выталкивали застрявшие частицы, либо создавались колебания с достаточной амплитудой для выхода застрявших частиц из ячеек. В предлагаемой конструкции щеточный ротор подталкивает частицы в отверстия решета, а те, ширина которых незначительно превышает размер отверстий, застревают и удаляются со значительными по величине усилиями. Также не совсем понятно наличие гофр на таком решете: если они ориентируют зерна вдоль отверстий, то каким образом происходит его перемещение.
А.С. Князев, В.И. Паршенков, В.Н. Корытный и др. предложили конструкцию устройства для разделения различных материалов по крупности на дугообразных ситах [7]. Данная конструкция весьма оригинальна, однако здесь не проработаны вопросы очистки забившихся отверстий решет. На основе всего вышесказанного можно отметить, что использование цилиндрических неподвижных решет дает наименьшее травмирование разделяемых частиц. Они характеризуются простотой и надежностью, но дальнейшая интенсификация сепарации зерновой смеси невозможна без применения к зерновкам сил, способствующих лучшей полноте выделения и большей производительности. Цилиндрические вращающиеся решета осуществляют разделение на основе движения зерновой смеси по окружности рабочей поверхности. При этом часто для относительного движения зерна по решету и увеличения полноты разделения осуществляется вибрация различных частей или машины в целом. Изучением влияния конструкции цилиндрических вращающихся решет на процесс сепарации зерновых смесей посвящены работы А.В. Барилла, А.И. Белоносова, Н.М. Иванова, А.Н. Медведева, В.А. Патрина, В.Р. Торопова и других [15, 45, 81, 83]. А.В. Барилл, Б.Н. Мельников, В.И. Рогуля и М.Г. Мельникова предложили сортировальную машину, содержащую вертикальное цилиндрическое решето, совершающее одновременное вращение и возвратно-поступательное движение вдоль направления вертикальной оси и приводное устройство с кривошипно-шатунным механизмом [8]. Решетный ротор совершает вращение и вертикальные колебания. Имея различную скорость движения вверх и вниз частицы, находящиеся в непосредственном контакте с решетом, вынужденно отталкиваются от рабочей поверхности. Такой механизм широко распространен как в сельском хозяйстве так и в элеваторной промышленности. А.Н. Грибенкин, Г.А. Денисов и Л.П. Зарогатский при классификации материалов мелких классов использовали вибрационно-центробежный сепаратор, включающий корпус, коническое сито, механизмы вращения и вибрации сита, узлы разгрузки материала [4]. На наш взгляд - коническая сепарирующая поверхность — развитие цилиндрической. При этом возникает вопрос разгрузки зерна с решета. У данного механизма имеется возможность несоосного вращения относительно геометрического центра корпуса, а также одновременная вибрация создает трудно контролируемые центробежные силы в конкретные моменты времени. В.Р. Торопов, СЕ. Захаров, Н.М. Иванов предложили планетарный центробежный решетный сепаратор [89]. Рабочими органами данного сепаратора являются цилиндрические решета, с разделительными дисками. Авторы отмечают, что оптимальная скорость сепарируемого материала вдоль цилиндрических решет обеспечивается путем изменения угла наклона решет к оси центрального вала. Особенностью является то, что изменение силового взаимодействия зерновок и решет способствует более интенсивному разделению. При этом остается неясным вопрос, как будет осуществлена очистка решет от застрявших в них зерновок. В.М. Ларионов, В.Г. Романенко и А.Г. Овчинников предложили грохот, включающий корпус, вертикальный эксцентриковый вал с приводом, коаксиально расположенные вертикальные цилиндрические сита, загрузочное и разгрузочное устройства [10]. Обрабатываемая смесь движется во внутреннем пространстве решет. При этом частицы ударяются о поверхность то одного, то другого решета вследствие движения последних в разных направлениях. В предложенной машине трудно достичь равномерной загрузки решета, образования определенной величины слоя на вертикальной просевающей поверхности. В связи с этим уменьшение величин энергоемкости и металлоемкости на единицу обработанной продукции становится трудно достигаемым. Все это сказывается на производительности и эффективности грохочения. С.С. Ямпилов рассмотрел используемые отечественные и зарубежные сепараторы для предварительной очистки зерна [128]. В частности в качестве перспективных он выделил сепараторы с комбинированными рабочими органами, состоящими из цилиндрических решет и прямоугольных пневмосепарирующих наклонных каналов. Канадская фирма «Carter day», а также «Shule» (Германия), «АВ Linde Maskinez» (Швеция), «Heid» (Австрия), «Cimbria» (Дания), «Chepos» (Чехия) и др. производят аналогичные по конструкции и технологическим схемам сепараторы с двумя цилиндрическими решетами и пневмосепарирующими системами. Причем второе решето обычно имеет меньший диаметр и предназначено для выделения оставшегося после очистки на первом решете в крупных примесях зерна, уменьшая при этом потери. Также фирма «Cimbria» выпускает центробежные воздушно- решетные сепараторы Verticlean VCC с последовательно установленными вертикальными цилиндрическими решетами без вибропривода, что существенно упрощает конструкцию и повышает ее надежность по сравнению с известными аналогами.
Отдельным вопросом при улучшении сепарации зерна можно обозначить применение решет с криволинейной рабочей поверхностью, которые выполнены в виде тел вращения, что позволяет получить большую производительность, чем у плоских решет, где интенсификация сопровождается неизбежным увеличением их площади, а следовательно колебательных масс. Криволинейная форма поверхности, по сравнению с плоской, изменяет силовое и кинематическое взаимодействие зерна с решетом.
Методика определения длины решет сепаратора
В состав привода входят электрическая машина постоянного тока со встроенным редуктором 19, кривошип 18 и шатун 17. Радиус кривошипа и длина шатуна могут изменяться в пределах 50 мм для регулировки величины размаха решет 40..70. Электродвигатель установлен на опорной площадке основной рамы. На его вал при помощи шпонки посажен кривошип 18. Питание электродвигателя осуществляется от сети постоянного тока 24 В через выпрямительную установку. Частоту вращения вала и, следовательно, частоту колебаний решетных станов можно менять при помощи реостата в пределах 60... 140 мин"1. Решетный стан состоит из двух подвесок решета 12, изготовленных из уголков 10 х 10 мм, на которых закреплены решета 10, имеющие цилиндрическую поверхность, отверстия которых располагаются под углом к образующей в пределах 0...600. Подвески решета крепятся к основной раме на подшипниковом соединении 13. Оба решета 10 совершают одинаковые по углу колебания за счет совместного соединения посредством эластичных перемычек 11, которое позволяет перемещаться решетам друг относительно друга. Это перемещение вызвано смещением между креплением стана 12.
Очистка решет осуществляется щетками 7, расположенными под каждым решетом, их крепление позволяет изменять прижатие. Поддон решета 9 и скатная доска 5 выполнены из оцинкованной стали, и собирают зерновой материал, сошедший «сходом» и «проходом» с решет 10. Последние собирают зерно в приемники фракций 4 и 5: для сбора зерна при вспомогательных операциях и для сбора зерна в течение контрольного времени опыта. Скатная доска 5 переводится из одного положения в другое оператором. Бункер 14 выполнен из листовой стали и укреплен на основной раме 1. В нижней, сужающейся части бункера имеется дозатор зерна щелевого типа 15, который может обеспечить расход зерна из бункера в пределах 260...2000 кг/ч. Максимально допустимое отклонение подачи зернового материала от заданной величины принято ±2,5%. Время опыта было принято равным 30 с. Его контроль осуществляется секундомером с точностью замера показаний ±2,5%. Взвешивание сходовой и проходовой фракций осуществлялось электронными весами «ВА 15.2» с точностью измерения 1 г. Частота вращения кривошипа контролировалась с помощью тахометра ИО-10. Общий вид лабораторно-экспериментальной установки изображен на рис. 3.2 — 3.3. Каждый опыт проводили в такой последовательности: предварительно устанавливали регулируемые параметры установки: частоту колебаний, угол поперечного наклона; устанавливали решета с отверстиями, расположенными под углом к образующей; включали электродвигатель механизма привода решет, согласно тарировочному графику устанавливали требуемую величину открытия дозатора - «сходовая» и «проходовая» фракции направлялись во вспомогательные емкости; через 10...15 секунд включали секундомер и переводили скатную доску, подавая зерно в емкости для установившегося режима; через 30 секунд скатную доску перебрасывали в исходное положение, выключали секундомер и подачу зернового материала; выключали электродвигатель механизма привода решета; взвешивали «сходовую» и «проходовую» фракции, определяли величину полноты разделения зернового материала. Все данные замеров, установок и наблюдений записывали в лабораторный журнал и заносили в электронную базу данных персонального компьютера с программным обеспечением Microsoft Excel. Мощность на привод решета определяли путем замера потребляемой мощности, тока и напряжения питания двигателя. Замеры производили при всех работающих системах лабораторной установки. Для этих целей использовались амперметр Э 59 и вольтметр М 362, имеющие класс точности 0,5. Поскольку сепаратор снабжен двумя одинаковыми решетами прямоугольной формы, в данном разделе приведена методика по обоснованию длины решета, центральный угол принимается равным 60. Для проведения этого эксперимента был изготовлен специальный лоток, устанавливаемый под оба решета так, чтобы проходовая фракция попадала в него. Длина лотка была принята равной длине решета и равнялась 600 мм. Для сбора фракций, выделяющихся на различных участках решета, он был разделен на 7 равных частей по 50 мм шириной каждая. Ширина лотка принята из конструктивных соображений такой, чтобы в крайних положениях колебаний решет проходовые зерна, разлетающиеся под действием сил инерции и центробежной, попадали в него. Определение процентного соотношения сходовой и проходовой фракции в исходном материале проводилось следующим образом: навеску зерновой смеси, отобранной многократно (5...7 раз), пропускали через лабораторное решето с такими же размерами отверстий, что и решета установки. Опыт проводился следующим образом: включался привод решет, открывался дозатор на необходимую подачу зерна, по истечении времени опыта (30 секунд), подача, а затем и привод решет выключались. Каждый опыт проводился в трех повторностях. Подача зерна на решета варьировалась на уровнях: 1000; 2000; 3000 кг/м2-ч. После каждой повторности опыта взвешивалась сходовая фракция и отдельные части проходовой фракции фракции на электронных весах с точностью до 1 г.
Обоснование размаха колебаний решет и их ширины
Завершающим этапом экспериментального исследования работы двух цилиндрических решет с продолговатыми отверстиями, расположенными под углом, совершающие качательное движение, является проведение планируемого полнофакторного эксперимента. Для этой цели выделена область варьирования трех факторов: удельной нагрузки на решето (Xi), угол наклона отверстий решета (Хг) и частота вращения приводного вала (Х3).
При выборе значений удельной нагрузки на решето руководствуемся следующими соображениями: поскольку величина полноты разделения в методе градиента достигает максимального значения є = 0,81 (таблицы 4.6. и 4.7.) при диапазоне удельных подач на решето G = 2000...3000 кг/(м -ч), что в зерноочистительных машинах соответствует режиму вторичной очистки зерна, а при нахождении рациональной совокупности остальных параметров цилиндрических качающихся решет, предположительно и для очистки семенного зерна. Следовательно, в планируемом эксперименте будут приняты для варьирования величины удельной нагрузки G = 1000...3000 кг/(м2-ч), поскольку на них охватывается область первичной и вторичной очисток зерна. Частоту вращения приводного вала варьируем в пределах 20...120 мин"1, так как в этом диапазоне (таблицы 4.5. и 4.9.) наблюдаются максимумы полноты разделения. Для фактора «угол наклона отверстий решета» выбраны диапазоны варьирования а = 35...80, так как при рассмотрении результатов метода градиента (таблицы 4.5. и 4.7.) наблюдаются величины полноты разделения, соответствующие режимам первичной и вторичной очистки зерна.
Для описания закономерностей полноты разделения принят симметричный композиционный ортогональный план с тремя факторами. Данный тип плана выбран по той причине, что при выполнении условия ортогональности коэффициенты уравнения регрессии рассчитываются независимо друг от друга и при отбраковке статистически не значимых пересчет остальных не требуется. Эффект композиционности плана позволяет вначале получить линейную модель процесса, а в случае ее неадекватности, достроить до более сложной модели второго порядка. Звездные плечи плана (а = 1,215 [59]), расширяют область охвата каждого из факторов, что должно положительно отразиться на результатах исследования.
Проведение планируемого полнофакторного эксперимента с использованием плана второго порядка предусматривает получение модели процесса, описываемой уравнением регрессии типа (3.27) (подраздел 3.8). В результате получено уравнение регрессии, адекватное на 5%-ном уровне значимости (FTa6j1- = 3,2 Fpac4 = 3,012), описывающее процесс изменения качественного показателя работы цилиндрических качающихся решет с прямоугольными отверстиями расположенными под углом, в кодированных величинах: Оно содержит девять коэффициентов из десяти возможных, так как h i2, оказался статистически не значимым. Из предварительного анализа модели процесса по коэффициентам уравнения регрессии следует: 1. Наиболее значимым является коэффициент xj, отображающий влияние удельной нагрузки на качество работы решета. Причем ее увеличение ведет к уменьшению полноты разделения. Это вполне закономерно и не противоречит исследованиям других ученых. 2. Поскольку все три квадратичных коэффициента (х/ , x2, з) присутствуют в уравнении, то есть, являются статистически значимыми, модель является нелинейной и поверхности отклика должны описываться кривыми второго порядка. Положительный знак перед х} говорит о вогнутости кривой, а отрицательные знаки перед х22 и х/ - выпуклости кривых, описывающих зависимости отклика от соответствующих факторов. 3. Поскольку знаки перед смешанными коэффициентами положительные: bo, Ьгз то можно говорить об их положительном влиянии на величину полноты разделения. При пересчете коэффициентов из кодированных в натуральные, получилось уравнение регрессии вида: Матрица планирования и результаты многофакторного эксперимента приведены в приложении 9. Анализ модели, описываемой уравнением регрессии (4.4) производится методом сечений. В результате расчетов точек получены поверхности отклика — зависимости полноты разделения от параметров цилиндрического качающегося решета с продолговатыми отверстиями, расположенные под углом, при фиксированных значениях удельной нагрузки, угла наклона отверстий и частоты вращения приводного вала приведены на рис. 4.4-4.6.
