Введение к работе
Актуальность работы. В себестоимости производства зерна доля очистки и сортирования при послеуборочной обработке не превышает и десяти процентов, но отказ от этих операций или не достаточно качественное выполнение их приводит к большим потерям, цена которых может значительно превышать затраты на их проведение.
Известные изменения в сельскохозяйственном производстве нашей страны, прошедшие за последние десять лет, требуют коренных преобразований в послеуборочной обработке зерна и семян .
Имеющаяся в сельском хозяйстве зерноочистительная техника морально устарела (не соответствует современным условиям зернопроизводства), физически изношена на 85...90 % и количественно не достаточна (обеспеченность крупных хозяйств не превышает 40 %, а фермерские хозяйства требуемой техники не имеют вовсе).
Необходимо создание новой технической базы, максимально адаптированной к многообразию условий современного сельскохозяйственного производства и обеспечивающей в каждом конкретном случае решение задач послеуборочной обработки при минимальных капитальных, энергетических и иных затратах. Создание такой техники - проблема прежде всего научно-исследовательская, и на ее решение направлена диссертационная работа.
Исследования и разработки, составившие основу диссертации, выполнены в Восточно-Сибирском государственном технологическом университете, а также в ВИМе по планам НИОКР на 1981...1998 гг., и в соответствии с заданиями 03.02. и 02.03 общесоюзной программы «Зерно» О.Ц. 032 (1981...1990 гг.) ГКНТ СССР.
Цель исследований - разработка высокоэффективных ресурсо-энергосберегающих технологий и технических средств очистки и сортирования при послеуборочной обработки зерна и семян.
Объекты исследований - зерновой и семенной ворох, технологии, процессы и рабочие органы машин и оборудования для очистки и сортирования зерна и семян.
Методика исследований. Физико-механические свойства зерна, П( севные и урожайные свойства семян определяли по специально разрабс тайным методикам и в соответствии с государственными и отраслевым стандартами (ГОСТ 12038 - 84, ГОСТ 70.102 - 83). При этом использовал дополнительно разработанные приспособления и частные методики для ог ределения аэродинамических свойств семян, а также рекомендуемые стан дартами приборы и вспомогательное оборудование для определения физи ко-механических свойств зернового материала и качественных характери стик семян.
Математические характеристики зерновых материалов, представ ляющие собой признаки делимости зерновых смесей, определены с приме нением теории распознавания образов и выражены обобщенными призна ками компонентов исходной смеси.
Разрабатываемые ресурсо-энергосберегающие технологии и машинь для очистки и сортирования зерна и семян исследовали с помощью специ ально разработанной интегрированной программной системы на компьюте ре, а также на физических моделях, макетных и опытных образцах в произ водственных условиях.
Результаты экспериментов обрабатывали методами математическоі статистики с использованием специальных программ для ЭВМ и в соответ ствии с требованиями ГОСТ 8.207 - 76 «Прямые измерения с многократны ми наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений».
Научную новизну представляют:
- метод исследования и оптимизации технологий и техническю
средств послеуборочной обработки зерна и подготовки семян на основе ин
тегрированной системы математических моделей и компьютерных про
грамм расчета основных показателей процессов и синтезирования техноло
гий с использованием информационной базы данных о характеристике объ
екта обработки, рабочих органов машин и оборудования, условий произ
водства и других определяющих факторов и требований к конечному про
дукту;
- установленная закономерность изменения четкости разделения се
мян на фракции в зависимости от удаленности их признака от его гранич-
го значения, разделяющего фракции; эта закономерность характерна для трирующих машин любого принципа действия, а ее использование пошлет расчетным путем прогнозировать с высокой точностью эффектив-:ть применения этих технических средств на очистке и сортировании се-н в зависимости от их свойств;
аналитические зависимости качественной и количественной харак-шстики процессов очистки и сортирования семян с рециркуляцией фрак-и - полуфабриката на машинах с непрерывным распределением фракций;
установленные закономерности высокоэффективного сортирования лян по посевным качествам (всхожести, силы роста и энергии прораста-я) каскадным решетным сепаратором и другими сепарирующими органи.
Основные научные результаты:
- методика расчета технологий сепарирования трудноразделимых
шовых материалов, позволяющая как оценивать эффективность приме
нил комплексов известных технических средств на очистке и сортирова-
и зерна и семян, так и выявлять новые рабочие органы и процессы, по-
шающие четкость разделения при минимальной себестоимости опера-
й;
- математическая модель интенсифицированного процесса сепарации
шовых материалов каскадным решетным сепаратором с поярусным рас-
гделением обрабатываемого материала, послужившая основой разработ-
семейства новых универсальных зерно-семяочистительных машин, су-ственно сокращающих число операций при послеуборочной обработке >на и подготовке семян;
- математическая модель процесса сепарации зерновых материалов с
диркуляцией фракции - полуфабриката, позволяющая управлять процес-
vi очистки и сортирования в границах оптимального режима.
Практическую ценность имеют:
- система машинных технологий очистки зерна и семян для различ-
х условий производства;
интегрированная программная система компьютерного исследовг ния и оптимизации технологий и технических средств послеуборочной об работки зерна и подготовки семян;
метод расчета универсальных зерно-семяочистительных машин каскадным решетным станом;
конструктивные схемы и основные параметры каскадных унивег сальных сепараторов с плоскими, цилиндрическими и ленточными рабоч* ми органами (а.с. №№ 965532, 1447423);
опытные образцы и модели универсальных зерно-семяочистителі ных машин.
Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций по; тверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальны исследований, положительными результатами испытаний созданных маши и разработанных технологий. Адекватность результатов теоретических экспериментальных исследований достигает 95 % уровня значимости.
Реализация результатов исследований.
Интегрированная программная система компьютерного исследовани: оптимизации и проектирования технологий и технических средств послі уборочной обработки зерна и подготовки семян используются ВИМом АО «ВИСХОМ» при разработке концепций развития имеющейся техники создании перспективной технической базы нового поколения. Она принят за основу компьютерной системы автоматизированного проектирования ОАО «ГСКБ Зерноочистка» при разработке новых машин и оборудовав послеуборочной обработки зерна и семян.
Технологии очистки зерна п семян основных зерновых культур, также рапса, сорго и фасоли, реализуемые путем фракционирования і универсальной зерно-семяочистительной машине, обеспечивающие вьіді ление качественного зерна и биологически наиболее ценного посевного м: териала, конструктивные схемы и основные параметры семейства униве] сальных решетных сепараторов используются ОАО «ГСКБ Зерноочистка Разработанные технологии, а также универсальные зерносемяочистител ные машины используются в хозяйствах Восточно-Сибирского региона.
Методики расчета решетных и воздушных сепараторов, а также трие-ов применяются в учебном процессе Восточно-Сибирского государственно-о технологического университета, а также в ОАО «ГСКБ Зерноочистка». Апробация работы.
Материалы диссертации рассмотрены и одобрены на секции уборки и ослеуборочной обработки зерна ВИМа (1978...1983 гг.); Всесоюзном на-чно-техническом совещании «Развитие комплексной механизации произ-одства зерна с учетом зональных условий» (Москва, 1982);совещаниях рабочей группы по подготовке системы машин на 1981...1990 гг. (1985...1987 г.), координационном совещании по выполнению общесоюзной научно-ехнической программы 0.51.12 (задание 06) ГКНТ СССР; на заседаниях гаучно-технического совета ОАО «ГСКБ Зерноочистка» (1983, 1999 гг.).
Основные положения диссертационной работы и результаты исследо-іаний доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-іреподавательского состава и аспирантов Восточно-Сибирского государст-ієнного технологического университета (1988...1999 гг.); конференции мо-годых ученых и специалистов (ВИМ); международной научно-технической сонференции ВИЭСХ (1998 г.).
Публикации. Материалы выполненных исследований опубликованы ї 59 печатных работах, в числе которых описания 9 авторских свидетельств -ССР и патентов РФ на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы, включающего 321 источник, в том числе 37 на иностранных языках, и приложений.
