Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследований 10
1.1 Особенности семян кукурузы как объекта послеуборочной обработки 10
1.2 Анализ конструкций машин для сортирования и калибровки семян зерновых культур 16
1.3 Анализ опытно-конструкторских работ по обоснованию параметров и режимов работы калибровщиков семян зерновых культур 26
1.4 Обзор теоретических исследований 31
1.5 Выводы, цель и задачи исследования 33
2 Теоретические исследования процесса сепарации семян кукурузы на плоском решете 35
2.1 Применение уравнений движения неоднородной вязкой жидкости в моделях сепарирования зерна кукурузы 35
2.2 Анализ движения вибрирующего сепарируемого слоя семян кукурузы по плоскому решету конечной ширины 48
2.3 Самоориентация семян кукурузы при движении по плоскому виброрешету 56
2.4 О вероятности просеивания семян кукурузы при движении по виброрешету с полусферическими ориентирующими выступами 58
2.5 Выводы по разделу 62
3 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 63
3.1 Программа и методика экспериментальных исследований 63
3.2 Описание экспериментальной установки 69
3.3 Результаты поисковых исследований 73
3.4 Оптимизация основных параметров калибровщика семенного материала кукурузы 78
3.5 Выводы по разделу 91
4 Экономическая эффективность использования калибровщика семенного материала кукурузы 92
Заключение 98
Литература
- Анализ опытно-конструкторских работ по обоснованию параметров и режимов работы калибровщиков семян зерновых культур
- Выводы, цель и задачи исследования
- Анализ движения вибрирующего сепарируемого слоя семян кукурузы по плоскому решету конечной ширины
- Результаты поисковых исследований
Введение к работе
Актуальность темы. Послеуборочная обработка зерна является одной из наиболее ответственных и энергоемких операций при производстве семян кукурузы.
За последнее десятилетие заметно увеличились объем и номенклатура технических средств очистки и послеуборочной обработки зерна, выпускаемых как отечественной промышленностью, так и зарубежными производителями сельскохозяйственной техники.
Следует отметить, что на различных стадиях послеуборочной обработки зерна обеспеченность соответствующими техническими средствами варьирует в достаточно широких пределах. При этом наиболее проблемная ситуация наблюдается в селекции и первичном семеноводстве кукурузы. Отечественная промышленность не производит технические средства для очистки и калибрования семенного материала кукурузы на этапе селекции.
В научном и конструкторском плане проблема создания селекционного калибровщика семян кукурузы может решаться двумя способами. Первый способ связан с масштабированием традиционных конструкций калибраторов, используемых в товарном семеноводстве. Второй способ -базируется на разработке новых рабочих органов.
Анализ существующих конструкций калибровщиков семян показал, что наиболее перспективными в исследовательском плане являются установки с рабочими органами в виде плоских решет. Однако существующие в настоящее время калибровщики данного типа предназначены, как правило, для товарного семеноводства и не применимы для селекционного материала кукурузы. Следовательно, разработка калибровщика семенного материала кукурузы на этапе селекции, является актуальной задачей, имеющей существенное значение для экономики страны.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР Кубанского ГАУ №ГР 01201153626, раздел - 9.12 (2011-2015 гг.) и в рамках договора 108а/16 от 01.02.2016 г. на выполнение НИР с кукурузокалибровочным заводом «Кубань» Гульке-вичского района Краснодарского края.
Степень разработанности темы. Для калибрования семян кукурузы есть целый ряд вариантов оборудования, обладающих конструктивно-технологическими отличиями. Общим недостатком для них является излишне высокая производительность, а также необходимость повторной обработки семян. Поэтому необходима разработка калибровщика семенного материала кукурузы на этапе селекции, исключающего данные недостатки.
Научная гипотеза – повышение качества калибровки семенного материала кукурузы на этапе селекции, может быть достигнуто путем определения оптимальных параметров и режима работы вибрационного калибровщика с плоскими решетами, снабженных полусферическими ориентирующими выступами.
Цель работы – повышение качества калибровки семенного материала кукурузы на этапе селекции путем оптимизации параметров и режима работы вибрационного калибровщика с плоскими решетами.
Объект исследования – технологический процесс калибровки семенного материала кукурузы на этапе селекции и технические средства для его выполнения.
Предмет исследования – закономерности движения семенного материала кукурузы на плоском решете с полусферическими ориентирующими выступами.
Задачи исследования.
1. Разработать математическую модель калибрования семян кукурузы на плоском решете с полусферическими ориентирующими выступами, позволяющую определить
производительность решета по сходовой и проходовой фракциям.
2. Определить среднюю скорость движения зерновой
смеси семян кукурузы на плоском вибрационном решете
конечной ширины.
3. Аналитическим путем установить соотношение
между параметрами решета, обеспечивающее максимальное
просеивание семян кукурузы.
-
Провести экспериментальные исследования процесса калибрования семян кукурузы для определения оптимальных параметров рабочего органа, в форме плоского решета с полусферическими ориентирующими выступами.
-
Определить экономическую эффективность использования предлагаемого калибровщика семенного материала кукурузы на этапе селекции.
Методы исследований. Теоретические исследования проводились с использованием основных положений высшей математики, теоретической механики, а также механики движения неоднородной вязкой жидкости. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях в соответствии с апробированными методиками, и базировалась на теории планирования многофакторного эксперимента. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались на ПЭВМ с использованием пакетов программ MathCad 7 и Microsoft Excel 2010.
Научную новизну работы составляют:
- математическая модель калибрования семян кукуру
зы на плоском решете с полусферическими ориентирующи
ми выступами, позволяющая определить производитель
ность решета по сходовой и проходовой фракциям;
- приближенное замкнутое решение краевой задачи,
позволяющее определить среднюю скорость движения зер-
новой смеси семян кукурузы на плоском вибрационном решете конечной ширины;
оценка скорости проходовой части смеси семян кукурузы через плоское решето с круглыми отверстиями на основе математической модели, построенной по гидродинамической аналогии;
соотношение между параметрами решета, обеспечивающее максимальное просеивание семян кукурузы;
математические модели в виде уравнений регрессии для выбора оптимальных параметров калибровщика семенного материала кукурузы на этапе селекции.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Теоретическую значимость представляют: математическая модель калибрования семян кукурузы на плоском решете с полусферическими ориентирующими выступами; оценка скорости проходовой части смеси семян кукурузы через плоское решето с круглыми отверстиями на основе математической модели, построенной по гидродинамической аналогии.
Практическую значимость представляют: соотношение между параметрами плоского решета с круглыми отверстиями и полусферическими ориентирующими выступами, обеспечивающее максимальное просеивание семян кукурузы; параметры и режим работы калибровщика семенного материала кукурузы на этапе селекции.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований используются при модернизации рабочих органов калибровщиков семенного материала кукурузы в Сбытовом сельскохозяйственном потребительском кооперативе кукурузокалибровочный завод «Кубань» (Гульке-вичский район, Краснодарского края), а также в учебном процессе ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ.
На защиту выносятся следующие основные положения:
математическая модель калибрования семян кукурузы на плоском решете с полусферическими ориентирующими выступами, позволяющая определить производительность решета по сходовой и проходовой фракциям;
приближенное замкнутое решение краевой задачи, позволяющее определить среднюю скорость семян кукурузы на плоском вибрационном решете конечной ширины;
оценка скорости проходовой части смеси семян кукурузы через плоское решето с круглыми отверстиями на основе математической модели построенной по гидродинамической аналогии;
соотношение между параметрами решета, обеспечивающее максимальное просеивание семян кукурузы;
- результаты экспериментальных исследований по
определению оптимальных параметров калибровщика се
менного материала кукурузы на этапе селекции.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научных конференциях Кубанского ГАУ (Краснодар, 2009, 2010, 2014 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы механизации и электрификации сельского хозяйства» (Краснодар, 2013 г.), на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития современной науки и образования» (Москва, 2016 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 научных работ, из них 3 в изданиях из перечня ВАК РФ, а также 1 монография. Общий объем публикаций составляет 9,7 печатных листа, из них личный вклад автора 3,5 печатных листа.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 143 наименования и приложения. Диссертация изложена на 181 странице компьютерного текста,
включая 66 страниц приложения, содержит 30 рисунков, 16 таблиц.
Анализ опытно-конструкторских работ по обоснованию параметров и режимов работы калибровщиков семян зерновых культур
Для разделения семян по ширине решета подбирают с такими отверстиями, чтобы сквозь них проходили зерна второго сорта или примеси (проход), а зерна первого сорта сходили с поверхности решета (сход).
Через отверстия продолговатой формы (рисунок 1.1 б) могут проходить только те зерна и примеси, толщина которых меньше ширины отверстий. Ширина и длина зерен при этом не влияют на разделение семян по толщине. Решета с продолговатыми отверстиями подбирают так, чтобы ширина отверстий была меньше толщины очищаемых семян и больше толщины частиц отделяемых примесей. Во время работы машины через отверстия этого решета пройдут примеси, а зерно сойдет сходом.
Продолговатые отверстия имеют длину от 10 до 50 мм, что обеспечивает проход через них длинных семян и различных примесей (овсюг, овес и др.)
Для калибрования семян кукурузы применяют специальные решета с лункообразными круглыми отверстиями и решета гофрированные с отверстиями продолговатого вида (рисунок 1.1, в). Через отверстия таких решет зерна проходят лучше, потому что канавки и лунки ориентируют их относительно отверстий.
1 Обычно на полотне решета выбивают его номер, обозначающий размер отверстий (диаметр или ширину в мм), увеличенный в 10 раз. Для улучшения просеиваемости разработаны также решета со специальными отверстиями, кромки которых отогнуты.
Для разделения семенного материала по форме частиц применяют решета с треугольными отверстиями (рисунок 1.1, г). На таких решетах, например, отделяют из пшеницы татарскую гречиху (кырлык), имеющую форму треугольника, стручки дикой редьки из гречихи и др.
В некоторых зерноочистительных машинах для выделения мелких и крупных примесей применяют проволочные, тканые (рисунок 1.1, е) и плетеные (рисунок 1.1, д) решета, которые изготовлены из стальной проволоки марок Ст. 0 – Ст.3.
В зависимости от назначения различают решета подсевные, сортировальные и колосовые. Колосовые решета предназначены для выделения из массы зерна крупных примесей (крупный сор, частицы стеблей и т.п.). Отверстия этих решет подбирают так, чтобы все зерно с мелкими примесями шло проходом, а крупные примеси составляли сход решета.
Сортировальные решета служат для разделения семян основной культуры. Мелкие семена в этом случаи идут проходом, а крупные семена – сходом.
Подсевные решета служат для выделения мелких примесей (семена сорняков, минеральные примеси и др.). Для этого используют решета с круглыми отверстиями диаметром 2-5 мм и продолговатыми отверстиями шириной 2-2,6 мм.
В зерноочистительных машинах решета размещают в решетных станах. Машина может иметь один-два (иногда более) решетных стана.
Для очистки, сортирования и калибровки кукурузы на этапе товарного семеноводства как зарубежными, так и отечественными производителями разработаны десятки машин производительностью от 1,5 до 30 т/ч. Отметим некоторых из них, которые зарекомендовали себя в этом сегменте рынка сельскохозяйственной техники. ОАО «ГСКБ «Зерноочистка» (г. Воронеж) [136].
Производит калибровщик семян кукурузы КСК-1,5 производительностью до 1,5 т/ч. Машина производит калибровку семян кукурузы на четыре фракции в технологических линиях перед севом или для очистки и сортирования каждой фракции на пневмосортировальных столах. Четыре фракции рекомендованы кукурузокалибровочным заводам еще правительством СССР [87]. Размеры фракций определяет заказчик. Исходный материал: семена кукурузы после сушки и обработки на воздушно-решетных машинах - нормы чистоты по ГОСТ Р 52325-2005 [28]. Состав калибровщика - рама с загрузочной течкой; верхний и нижний цилиндры по четыре решетных секции, оснащенные роликовыми очистителями и поддонами с наклоном в направлении выгрузки; шнек под поддоном первого решета верхнего цилиндра для перегрузки семян на первое решето нижнего цилиндра; привод от мотор-редуктора с цепной передачей и набором звездочек на четыре скорости; механизм наклона рамы; защитные кожуха.
Схема технологического процесса работы калибровщика представлена на рисунке 1.2. Семена поступают в верхний цилиндр на первое решето Ф 8. Сход с решета Ф 8 перемещается на последующие три Ф 9. Проход через решето Ф 8 поступает в шнек и по течке загружается на первое решето нижнего цилиндра Ф 6 и последующие три Ф 7. I фракция - сход с трех решет Ф 9; II фракция - проход через три решета Ф 9; III фракция - сход с трех решет Ф 7; IV фракция - проход через три решета Ф 7. ОАО «ГСКБ «Зерноочистка» выпускает также калибровщик семян кукурузы КСК-3 аналогичный по устройству КСК-1,5, но производительностью до 3,0 т/ч. ООО «НПФ «Аэромех» (Украина, Луганская область). Производит сепараторы марки САД (Сепараторы Аэро Динамические) для очистки и калибровка зерна, в том числе кукурузы различных модификаций производительностью от 2 до 50 т/ч [140].
Технологический процесс работы сепаратора САД сводится к разделению исходного материала воздушным потоком на фракции по аэродинамическим свойствам.
Зерно 1 подается в бункер питатель 2, затем с помощью регулятора подачи зерна 3 подается на вибролоток 4, где происходит его «разжижение» и выравнивание по толщине в камере сепарации 7. В камере сепарации 7 происходит расслоение и деление зерна по удельному весу за счет воздействия на него воздушных потоков 8, создаваемых вентилятором высокого давления 5, подготовленных струйным генератором 6. После сепарации зерно разводится по фракциям семян 10 и отправляется в приемные бункеры 11 или фасуется в мешки.
При высокоточной калибровке часть зерна отправляется через обратные фракции 12 в бункер возврата 13, а оттуда в завальную яму и снова в бункер накопитель 2 для повторной обработки.
Выводы, цель и задачи исследования
В частности, при расчетах движения зерновой смеси по виброрешету используют теории, в которых ширина плоского решета считается бесконечной, т.е. на процесс движения смеси не учитывается влияние рамки решетного стана. В связи с отсутствием оценок погрешности, вносимой этим допущением, возникает необходимость разработать теорию движения смеси по решету конечной ширины. Современные кукурузокалибровочные машины, как правило, калибруют семена кукурузы по одному признаку – диаметру зерновки. Для дальнейшего анализа примем следующие допущения: первое – семена кукурузы будем рассматривать как шары различного диаметра, второе – слой зерна на решете мы рассматриваем как неоднородную вязкую жидкость.
Постановка задачи. Цель исследования - аналитическое определение средней скорости движения зерновой смеси семян кукурузы на плоском вибрационном решете конечной ширины. Объект исследования – процесс калибрования семян кукурузы на плоском вибрационном решете.
Движение вибрирующей среды по направляющей плоскости конечной ширины рассматривалось в работах Л. Н. Тищенко [56,57]. Задача решалась без учета просеивания части зерна через перфорированную поверхность решета. Распределение скорости потока в установившемся режиме движения представлено одинарным тригонометрическим рядом. Решение аналогичной задачи получено в виде двойного тригонометрического ряда и использовано для определения интегральных характеристик потока: производительности решета и средней скорости движения смеси. В практических инженерных расчетах удобнее использовать приближенные замкнутые решения, к которым приводит метод Бубнова-Галеркина [56,57]. Приближенный метод с высокой точностью описывает краевой эффект у рамки решетного стана.
Будем рассматривать решение краевой задачи с учетом просеивания части смеси через перфорированную рабочую плоскость наклонного решета.
Целью является получение аналитических зависимостей для расчета скорости потока зерновой смеси по вибрационному решету конечной ширины с учетом разделения смеси на сходовую и проходовую фракции.
Постановка краевой задачи и построение ее точного аналитического решения. Для уточнения известных моделей движения используем показанную на рисунке 2.3 декартову систему координат, в которой оси ox и oz лежат в плоскости, совпадающей со свободной поверхностью движущегося слоя зерновой смеси, а ось oy перпендикулярна плоскости решета, наклонен-49 ного под углом в к горизонту. – вибрационное решето с движущимся зерном; 2 – поперечное сечение слоя.
Рассматривая установившийся режим движения, проекцию скорости потока на ось oz примем равной нулю. Проекцию скорости v на ось оу считаем постоянной и определяем по формуле: v = vn. (2.34), где v - проекция скорости на ось оу движения зерна по решету, м/с; є - коэффициент «живого сечения» решета; vn - проекция на ось оу скорости просеивания проходовой фракции через отверстия в решете, м/с. Проекция скорости потока смеси u=u(y,z) на ось ох в установившемся режиме движения является независимой от х и находим ее из решения краевой задачи Q 9-sine. (2.35) d2u vdu d2u dy2 Ыу dz2 при краевых условиях it(y,0) = u{y,H) = u{h,z) = u y(0,z) = 0. (2.36) где Л - кинематический коэффициент вибровязкости смеси, м2/с; g - ускорение свободного падения, м/с2; h, H - соответственно высота и ширина движущегося слоя зерна, м. Уравнение (2.35) получено из системы уравнений Навье-Стокса, с учетом того, что w=0; v=const; u=u(y,z) и эти проекции не зависят от времени t. Кинематический коэффициент вибровязкости смеси [104] определим по формуле: Я = , (2.37) 120(2)2 - ()2 где = 4 2 , с2/кг; = 0,7(0)2, кг/с2; - эквивалентная масса условно сферических частиц смеси, кг; 0 эквивалентный радиус условно сферических частиц, образующих смесь, м; /- коэффициент внутреннего трения в зерновой смеси; А - амплитуда продольных колебаний решета, м; - круговая частота продольных вибраций решета, рад/с; Кинематическая вязкость вибрирующей смеси, как следует из (2.37), зависит от ее механико-технологических характеристик: массы, эффективного радиуса семян, плотности смеси и параметров колебаний решета: амплитуды и частоты.
Вследствие просеивания проходовой фракции высота слоя смеси h будет зависеть от координаты х, но в рассматриваемой случае пренебрегаем этой зависимостью, считая h постоянной по длине решета, это допустимо, когда объем отделяющейся части мал по сравнению с общим объемом смеси на решете.
Анализ движения вибрирующего сепарируемого слоя семян кукурузы по плоскому решету конечной ширины
Сечения построим методом подстановки значений факторов Х и Х2 в уравнение (3.17) при фиксированных значениях Y. Из графика на рисунке 3.8 следует, что выравненность фракций более 95 % достигается при изменении исследуемых факторов в следующих интервалах: пт = 220…324 мин"1 и h = 40…44 мм. Обработку результатов эксперимента по исследованию сепарации семян линии КР 742 М на решете с отверстиями 6 мм (таблицы П2.4 и П2.5) проведем в такой же последовательности.
В результате регрессионного анализа получено следующее уравнение Y = 96,78 + 8,903 Xj + 14,829 Х2 - 13,831 х12 23,325х22. (3.21) Расчетное значение критерия Фишера меньше табличного Fр = 2,706 FТ = 9,12. Следовательно, модель (3.21) адекватно описывает процесс сепарации зерна.
Для определения значений факторов, при которых функция (3.21) достигает максимума, необходимо взять частные производные по Xt и приравняв их нулю решить полученную систему уравнений. 3Y дХ1 = 8,903 - 27,66 ХІ = 0, (3.22) dY 14,829 - 26,65 Х2 = 0. dX2 Решениями системы уравнений (3.22) являются следующие значения х; = 0,322; х;= 0,318. Подставив полученные данные в уравнение (3.21) получим максимальное значение выравненности фракций Y = 100 %.
Для определения оптимальных значений угловой скорости эксцентрикового толкателя и высоты подъема бойка подставим значения точек экстремума в кодированном виде в выражения (3.19) и (3.20). В результате получим координаты особой точки S nт = 300 мин-1 и h = 43,6 мм. Для определения области допустимых диапазонов изменения изучаемых факторов построим двумерные сечения поверхности отклика или линии равного выхода – рисунок 3.9. Частота вращения толкателя, мин-1 Рисунок 3.9 – Линии равного выхода семян линии КР 742 М при сепарации на решете с отверстиями 6 мм Сечения будем строить методом подстановки значений факторов Х1 и Х2 в уравнение (3.8) при фиксированных значениях Y. Из графика на рисунке 3.9 следует, что выравненность фракций более 95 % достигается при изменении исследуемых факторов в следующих интервалах nт = 220…324 мин-1 и h = 40…44 мм. Исследование процесса сепарации семян гибрида Краснодарский 315 МВ на основании анализа фракционного состава проводили набором решет с отверстиями 9, 7 и 6 мм. Результаты контрольной калибровки исследуемой навески семян приведены в таблице 3.5. Таблица 3.5 – Фракционный состав семян гибрида Краснодарский 315 МВ Параметр Размер зерна по ширине, мм Итого 9-11 7-9 6-7 5-6 Масса фракции, г 345 2400 210 45 3000 Доля фракции в общей массе навески, % 11,5 80 7 1,5 100 Порядок проведения опытов и обработку результатов выполним в той же последовательности, аналогично исследованию процесса сепарации семян линии Кр 742 М. Решето с отверстиями диаметром 9 мм. Первичные опытные данные приведены в таблицах П2.6 и П2.7. В результате регрессионного анализа получено следующее уравнение Y = 98,11 + 8,38 Xj + 15,024Х2 - 13х2х - 24х22. (3.23) Расчетное значение критерия Фишера меньше табличного Fр = 2,609 FТ = 9,12.
Следовательно, модель (3.23) адекватно описывает процесс сепарации зерна. Для определения значений факторов, при которых функция (3.23) достигает экстремума, продифференцируем её в частных производных по Xt. Приравняв частные производные нулю и решив полученную систему уравнений (3.24), получим координаты особой точки S х; = 0,322 их; =0,313. Подставив полученные данные в уравнение (3.23) получим максимальное значение выравненности фракций Y = 100 %.
Оптимальные значения угловой скорости эксцентрикового толкателя и высоты подъема бойка в натуральных единицах равны nт = 300 мин-1 и h = 43,6 мм. Двумерные сечения поверхности отклика представлены на рисунке
Линии равного выхода семян гибрида Краснодарский 315 МВ при сепарации на решете с отверстиями 9 мм
Из графика на рисунке 3.10 следует, что выравненность фракций более 95 % достигается при изменении исследуемых факторов в следующих интервалах: nт = 220…324 мин-1 и h = 40…44 мм. Решето с отверстиями диаметром 7 мм. Первичные опытные данные приведены в таблицах П2.8 и П2.9. В результате регрессионного анализа получено следующее уравнение Y = 96 + 9,082 Xj + 14,972Х2 - 13,5х2х - 23х22. (3.25) Расчетное значение критерия Фишера Fр = 2,571 FТ = 9,12.
Следовательно, модель (3.25) адекватно описывает процесс сепарации зерна. Для определения значений факторов, при которых функция (3.25) достигает экстремума, продифференцируем её в частных производных по Xt. dY dY dX = 9,082 - 27 Xi = 0, 14,972 - 46 X2 = 0. (3.26)
Приравняв частные производные нулю и решив полученную систему уравнений, получим координаты особой точки S х; =о,ззб их; =о,з25. Подставив полученные данные в уравнение (3.25) получим максимальное значение выравненности фракций Y = 99,9 %. Оптимальные значения угловой скорости эксцентрикового толкателя и высоты подъема бойка в натуральных единицах равны пт = 301 мин1 и h = 43,6 мм. Двумерные сечения поверхности отклика представлены на рисунке 3.11. Частота вращения толкателя, мин-1 Рисунок 3.11 - Линии равного выхода семян гибрида Краснодарский 315 МВ при сепарации на решете с отверстиями 7 мм Из графика на рисунке 3.11 следует, что выравненность фракций более 95 % достигается при изменении исследуемых факторов в следующих интервалах: nт = 221…324 мин-1 и h = 40…44 мм. Решето с отверстиями 6 мм. Первичные опытные данные приведены в таблицах П2.10 и П2.11. В результате регрессионного анализа получено следующее уравнение Y = 98,46 + 10,68 Xj + 15,815 Х2 + 5,167 Xj Х2 13,335 х? 22,825x1 (3-27) Расчетное значение критерия Фишера меньше табличного Fр = 3,926 FТ = 9,01. Следовательно, модель (3.27) адекватно описывает процесс сепарации зерна. Для определения значений факторов, при которых функция (3.27) достигает экстремума, продифференцируем её в частных производных по Xt. 8Y =10,678 +5,167 Х2 -26,67Х1 = 0, дХ1 (3.28) dY 15,816+5,16Хj 43,65 Х2 = 0. dX2 Приравняв частные производные нулю и решив полученную систему уравнений, получим координаты особой точки S х; = 0,478 их; = 0,4. Подставив полученные данные в уравнение (3.27) получим максимальное значение выравненности фракций Y = 100 %. Оптимальные значения угловой скорости эксцентрикового толкателя и высоты подъема бойка в натуральных единицах равны ит = 313 мин1 и h = 44 мм. Двумерные сечения поверхности отклика представлены на рисунке 3.12.
Результаты поисковых исследований
Сечения будем строить методом подстановки значений факторов Х1 и Х2 в уравнение (3.8) при фиксированных значениях Y. Из графика на рисунке 3.9 следует, что выравненность фракций более 95 % достигается при изменении исследуемых факторов в следующих интервалах nт = 220…324 мин-1 и h = 40…44 мм.
Исследование процесса сепарации семян гибрида Краснодарский 315 МВ на основании анализа фракционного состава проводили набором решет с отверстиями 9, 7 и 6 мм. Результаты контрольной калибровки исследуемой навески семян приведены в таблице 3.5. Таблица 3.5 – Фракционный состав семян гибрида Краснодарский 315 МВ
Параметр Размер зерна по ширине, мм Итого 9-11 7-9 6-7 5-6 Масса фракции, г 345 2400 210 45 3000 Доля фракции в общей массе навески, % 11,5 80 7 1,5 100 Порядок проведения опытов и обработку результатов выполним в той же последовательности, аналогично исследованию процесса сепарации семян линии Кр 742 М. Решето с отверстиями диаметром 9 мм. Первичные опытные данные приведены в таблицах П2.6 и П2.7. В результате регрессионного анализа получено следующее уравнение Y = 98,11 + 8,38 Xj + 15,024Х2 - 13х2х - 24х22. (3.23) Расчетное значение критерия Фишера меньше табличного Fр = 2,609 FТ = 9,12. Следовательно, модель (3.23) адекватно описывает процесс сепарации зерна.
Для определения значений факторов, при которых функция (3.23) достигает экстремума, продифференцируем её в частных производных по Xt. 3Y дХ, (И dX = 8,38 - 26 Xj = 0, 15,024 -48 Х2 = 0. (3.24) Приравняв частные производные нулю и решив полученную систему уравнений (3.24), получим координаты особой точки S х; = 0,322 их; =0,313.
Подставив полученные данные в уравнение (3.23) получим максимальное значение выравненности фракций Y = 100 %.
Оптимальные значения угловой скорости эксцентрикового толкателя и высоты подъема бойка в натуральных единицах равны nт = 300 мин-1 и h = 43,6 мм. Двумерные сечения поверхности отклика представлены на рисунке
Линии равного выхода семян гибрида Краснодарский 315 МВ при сепарации на решете с отверстиями 9 мм Из графика на рисунке 3.10 следует, что выравненность фракций более 95 % достигается при изменении исследуемых факторов в следующих интервалах: nт = 220…324 мин-1 и h = 40…44 мм. Решето с отверстиями диаметром 7 мм. Первичные опытные данные приведены в таблицах П2.8 и П2.9. В результате регрессионного анализа получено следующее уравнение Y = 96 + 9,082 Xj + 14,972Х2 - 13,5х2х - 23х22. (3.25) Расчетное значение критерия Фишера Fр = 2,571 FТ = 9,12. Следовательно, модель (3.25) адекватно описывает процесс сепарации зерна. Для определения значений факторов, при которых функция (3.25) достигает экстремума, продифференцируем её в частных производных по Xt. dY dY dX = 9,082 - 27 Xi = 0, 14,972 - 46 X2 = 0. (3.26) Приравняв частные производные нулю и решив полученную систему уравнений, получим координаты особой точки S х; =о,ззб их; =о,з25.
Подставив полученные данные в уравнение (3.25) получим максимальное значение выравненности фракций Y = 99,9 %.
Оптимальные значения угловой скорости эксцентрикового толкателя и высоты подъема бойка в натуральных единицах равны пт = 301 мин1 и h = 43,6 мм. Двумерные сечения поверхности отклика представлены на рисунке 3.11. Частота вращения толкателя, мин-1
Из графика на рисунке 3.11 следует, что выравненность фракций более 95 % достигается при изменении исследуемых факторов в следующих интервалах: nт = 221…324 мин-1 и h = 40…44 мм. Решето с отверстиями 6 мм. Первичные опытные данные приведены в таблицах П2.10 и П2.11. В результате регрессионного анализа получено следующее уравнение Y = 98,46 + 10,68 Xj + 15,815 Х2 + 5,167 Xj Х2 13,335 х? 22,825x1 (3-27) Расчетное значение критерия Фишера меньше табличного Fр = 3,926 FТ = 9,01. Следовательно, модель (3.27) адекватно описывает процесс сепарации зерна.
Для определения значений факторов, при которых функция (3.27) достигает экстремума, продифференцируем её в частных производных по Xt. 8Y =10,678 +5,167 Х2 -26,67Х1 = 0, дХ1 (3.28) dY 15,816+5,16Хj 43,65 Х2 = 0. dX2 Приравняв частные производные нулю и решив полученную систему уравнений, получим координаты особой точки S х; = 0,478 их; = 0,4. Подставив полученные данные в уравнение (3.27) получим максимальное значение выравненности фракций Y = 100 %. Оптимальные значения угловой скорости эксцентрикового толкателя и высоты подъема бойка в натуральных единицах равны ит = 313 мин1 и h = 44 мм. Двумерные сечения поверхности отклика представлены на рисунке 3.12.
Из графика на рисунке 3.12 следует, что выравненность фракций более 95 % достигается при изменении исследуемых факторов в следующих интервалах: пт = 220…324 мин"1 и h = 40…44 мм. Частота вращения толкателя, мин-1 Рисунок 3.12 - Линии равного выхода семян гибрида Краснодарский 315 МВ при сепарации на решете с отверстиями 6 мм