Содержание к диссертации
Введение
1. Классификация и аналитический обзор технических средств для выделения семян из тыквенных культур ..
1.1. Классификация машин для выделения семян 9
1.2. Выделители семян с отделяющим аппаратом ударного воздействия... 12
1.3. Выделители семян с отделяющим аппаратом истирающего воздействия 16
1.4. Классификация и типы сепараторов машин для выделения семян 25
1.5. Выводы по разделу 28
2. Обоснование технологической схемы выделителя семян и выбор сепарирующего рабочего органа 2У
2.1. Краткий обзор научных исследований процессов получения семян из плодов тыквенных культур 29
2.2. Поисковые опыты по изысканию рациональной схемы выделителя... 35
2.3. Обоснование технологической схемы выделителя семян и выбор отделяющего аппарата 43
2.4. Выводы по разделу 46
2.5. Цель и задачи исследования 46
3. Некоторые физико-механические свойства семян и мякоти тыквы 48
3.1. Методика экспериментального исследования физико-механических свойств 48
3.2. Показатели физико-механических свойств плодов и семян тыквы 56
3.3. Фрикционные свойства семян и мякоти 58
3.4. Результаты экспериментального определения коэффициента восстановления 59
3.5. Модули упругости и разрушающие напряжения мякоти и семян 60
3.6. Плотность мякоти, семян и вороха измельченных плодов 63
3.7. Выводы по разделу 63
4. Теоретическое исследование процесса движения вороха по поверхности многогранного сепаратора .. 65
4.1. Начальные условия движения сепарируемого вороха 66
4.2. Границы движения тела по грани сепаратора без отрыва от поверхности решета 68
4.3. Движение вороха без отрыва от поверхности 70
4.4. Условия перехода тела на новую грань сепаратора 75
4.5. Аналитическое исследование процесса сепарации 77
4.6. Анализ результатов теоретических исследований движения сепарируемого вороха и условий сепарации
4.7. Выводы по разделу 84
5. Лабораторные исследования экспериментального сепаратора 85
5.1. Общая методика обработки экспериментальных данных 85
5.2. Описание экспериментальной установки 86
5.3. Гранулометрический состав сепарируемого вороха 88
5.3.1. Методика проведения исследований 89
5.3.2. Режимы измельчения семенных плодов тыквы 89
5.4. Оптимизация технологических, геометрических и кинематических параметров сепаратора 91
5.4.1. Методика проведения эксперимента 92
5.4.2. Результаты экспериментальных исследований 93
5.5. Средняя скорость движения вороха по поверхности сепаратора... 102
5.5. Выводы по разделу 105
6. Лабораторно-полевые испытания выделителя семян 106
6.1. Методика исследования 106
6.2. Результаты исследования 109
6.3. Результаты хозяйственных испытаний и показатели эксплуатационно-технологической оценки 113
6.3.1. Структура эксплуатационного времени 116
6.3 ^Характеристика простоев при хозяйственных испытаниях 117
б 4Оценка показателей надежности технологической системы 118
6.5. Анализ и заключение по результатам эксплуатационно-технологи
ческой оценки 120 CLASS 7. Экономическая эффективность использования результатов исследований 123 CLASS
Общие выводы 131
Литература 133
Приложения 144
- Выделители семян с отделяющим аппаратом истирающего воздействия
- Обоснование технологической схемы выделителя семян и выбор отделяющего аппарата
- Модули упругости и разрушающие напряжения мякоти и семян
- Аналитическое исследование процесса сепарации
Введение к работе
Для нормальной жизнедеятельности человеку в год необходимо около 135 кг плодов овощных и бахчевых культур. В питании они должны составлять не менее 25% от потребляемых продуктов [1,2].
Для наиболее полного удовлетворения населения страны в овощной и бахчевой продукции необходимо увеличивать их производство.
Основными районами товарного бахчеводства в стране являются Нижнее Поволжье (Астраханская и Волгоградская области) и Северный Кавказ (Краснодарский край и Ростовская область).
Выращивают бахчевые культуры также в зонах умеренного климата (в основном для местного потребления) - на севере до Рязанской и Нижегородской областей, на западе - до южной части Белоруссии, на востоке - в Башкирии, Саратовской, Челябинской, Омской, Новосибирской, Кемеровской областях и в Приморском крае. Посевные площади продовольственных бахчевых составляют порядка 150...165 тыс.га. Кроме того, на Северном Кавказе и Поволжском регионе высевали ежегодно до 140 тыс.га кормовой бахчи [3].
Одной из самых ценных и широко культивируемых бахчевых культур является тыква. Сок и мякоть её плодов в значительном количестве содержат необходимые человеку углеводы, витамины, минеральные соли.
Содержащийся в тыкве пектин адсорбирует токсические вещества и способствует выведению из организма человека холестерина. Плоды тыквы также отличаются высоким содержанием каротина. Так в отечественных сортах тыквы (Каротинная 102, Витаминная, и др.), содержание каротина достигает 20 и даже 40 мг% [3]. При среднем урожае 25...30 т/га выход каротина по этим сортам достигает 5.. .6 кг с 1 га, в то время как томаты и морковь, которые также являются высоко каротинными культурами, дают примерно 1.. .2 кг/га. Если при этом учесть, что тыква гораздо менее трудоемкая культура, чем морковь и томаты, становится очевидным её значение как источника каротина.
Тыква - ценная кормовая культура, она высокоурожайна (доЗ 00-400 ц/га) и хорошо силосуется. С использованием тыквы получают комбинированный силос, который содержит в два раза больше протеина, чем традиционный кукурузный.
Большую ценность представляют и семена тыквы. Они богаты жирами, составляющими до 40% веса ядра семени, используются как сырье для парфюмерной промышленности, а также в производстве высококачественных пищевых масел. Кроме того, из семян тыквы вырабатываются лекарственные препараты, применяемые при лечении заболеваний печени и жёлчного пузыря.
Таким образом, производство тыквенных культур и их семян имеет важное значение.
Из всех отраслей агропромышленного комплекса семеноводство овоще-бахчевых культур остаётся наименее механизированным. На производство 100 кг семян в среднем затрачивается 10...12 чел.-ч.[4]. Уровень механизации остается низким из-за отсутствия специальной техники в трудоёмких процессах выделения и доработки семян. Машиностроение страны в нынешней ситуации не занимаются её производством вследствие сложного экономического положения сельскохозяйственных производителей.
Семеноводческие хозяйства вынуждены приспосабливать для выделения семян машины, не предназначенные для этой цели или на договорной основе заказывать на предприятиях единичные образцы выделителей.
В последнее время у нас в стране и за рубежом создан ряд образцов выделителей семян тыквенных культур. Опыт их практического использования свидетельствует о том, что существующие конструктивно-технологические решения не обеспечивают, особенно при переработке тыквы, эффективной и качественной работы: остаются высокими и не удовлетворяют агротехническим требованиям потери семян; мала производительность.
Семявыделительные машины, как правило, универсальны (предназначены для переработки ряда культур) и потому имеют сложную и дорогостоющую конструкцию.
Недостаточность теоретических и экспериментальных исследований сдерживает создание более совершенных выделителей семян.
Разработке эффективного технологического процесса выделения семян тыквенных культур, обеспечивающего необходимую производительность и снижение потерь семян при упрощении конструкции выделителя, посвящена настоящая работа.
На основании выполненных исследований на защиту выносятся:
- результаты аналитического обзора известных выделителей семян овощебахчевых культур с обоснованием их перспективности, классификация выделителей и их рабочих органов;
- результаты исследований некоторых физико-механических свойств семян и вороха измельченных плодов тыкв сортов широко распространенных в зоне Поволжья;
- предложенный, на основании ретроспективных исследований и результатов предварительных экспериментов технологический процесс выделителя семян тыквенных культур с принципиально новым сепарирующим рабочим органом;
- теоретические разработки, позволившие получить аналитические выражения для описания технологического процесса и расчета конструктивных параметров предложенного сепаратора тыквенного вороха;
- результаты лабораторных исследований и производственной проверки созданной машины, подтвердившие правильность теоретических разработок и позволившие определить оптимальные технологические и конструктивные параметры, показатели надежности её работы;
- результаты расчетов экономической эффективности применения разработанного технологического процесса выделения семян.
Работа выполнена в 1992...2003 г. в Саратовском государственном аграрном университете им. Н.И. Вавилова.
Выделители семян с отделяющим аппаратом истирающего воздействия
Отделяющий аппарат истирающего воздействия, как правило, состоит из двух рабочих органов, один из которых обеспечивает предварительное измельчение плода и подачу вороха ко второму, производящему отделение семян от мякоти. Предварительное разрушение плода может осуществляться различными способами и рабочими органами: ударом (штифтовый барабан), раздавливанием (вращающийся многогранник), резанием (ножевая решетка). Отделение семян от мякоти производится в дальнейшем бильным барабаном с бичевым подбарабаньем или щеточным рабочим органом.
Отделяющим аппаратом первого типа снабжены выделитель семян тыквенных культур конструкции МолдНИИОЗиО и КБ НПО "Днестр" и машина АВС-30, разработанная в объединении "Укрсортсемовощ", входящая в комплект оборудования семевыделительной линии СВЛ-30, а также выделители ВБЛ-20 конструкции Николаевского филиала ГСКБ по машинам для овощеводства (г.Москва) [29.. .40].
Технологический процесс выделителя конструкции МолдНИИЗиО и КБ "Днестр" (рис. 1.4) происходит следующим образом. Штифтовый барабан 1 захватывает плоды, предварительно их измельчает и подает к бильному барабану 2, который протаскивает части плода с семенами по бичевому под-барабанью 3, где вследствие истирающего воздействия рабочих органов происходит отделение семян от мякоти. Дальнейшее разделение вороха осуществлет-ся на виброрешетном грохоте 4, куда для улучшения процесса сепарации подается вода.
Подобное устройство и принцип действия имеют выделители АВС-30 [28] и в линии для выделения семян тыквы [33].
Выделитель семян тыквенных культур ВБЛ-20 (рис. 1.5) имеет отделяющий аппарат истирающего воздействия с предварительным измельчением - раздавливанием. Штифтовый барабан заменён рабочим органом, выполненным в виде многогранника 1, по ребрам которого размещены радиальные ножи 2, проходящие при вращении барабана карманы 3, предусмотренные в наклонном днище корпуса 4 отделяющего аппарата [34.. .36].
Технологический процесс этого аппарата заключается в следующем. Поступающие в корпус 4 плоды, разрезаются ножами 2, а затем захватываются ребрами барабана и раздавливаются в уменьшающемся при его вращении зазоре между гранями и днищем корпуса. Затем эти части плодов подаются к бильному барабану 5, который, протаскивая их через рабочий зазор с бичевой декой 6, отделяет семена от мякоти плода, перетирая плаценту.
По результатам исследований [37,38] и государственных испытаний АВС-30 и ВБЛ-20 [39.. .42] можно сделать сравнительные выводы.
При переработке арбузов технологические показатели рабочих процессов этих выделителей удовлетворяют агротребованиям, но этого не наблюдается при выделении семян из тыквы. Замена рабочего органа для предварительного измельчения (штифтового барабана) на вращающийся многогранник не дала существенного эффекта. Хотя в ворохе измельченных плодов ВБЛ-20 увеличилась массовая доля крупных фракций, потери полноценных семян в сходе грохота оставались высокими. Для АБС-30 они составляют 23,3 %, для ВБЛ-20 до 8,4...10,5 %. Кроме того, при переработке тыквы мала производительность линий.
В результате испытаний выявлено периодическое засорение отверстий решет сепаратора мезгой коры. Это ухудшает сепарирующую способность решет и ведет к увеличению потерь семян. Поэтому отмечается необходимость совершенствования сепараторов и их очистительных устройств [42].
Для устранения этого недостатка была предложена технологическая схема машины для выделения семян из плодов с кулачковым грохотом (рис. 1.6) [31,43]. Здесь плоды, измельченные в дробилке 1, поступают на вальцы 9 грохота 2. За счет кулачков, эксцентрично установленных на вальцах 9 и угла наклона подвижной рамы 4 измельченные плоды интенсивно встряхиваются, перемещаются по поверхностям вальцов, промываясь одновременно водой из душевого устройства 6. Семена просыпаются через зазоры между кулачками вальцов, вместе с водой продвигаются в поддон 7 и далее гидротранспортером 8 подаются на доработку, а корка по вальцам поступает на транспортер отходов.
Однако применение сложного в изготовлении и регулировке кулачкового сепаратора не улучшило, по сравнению с горизонтально-качающимся грохотом, чистоту «прохода». Большое содержание в ворохе измельченных плодов, поступающих на сепарацию, фракций с размерами частиц менее 10 мм обслов-ливают низкую чистоту выхода "семена", которая составляет 9,1.. .10,2% [31].
Причина этого недостатка - использование для отделения семян от мякоти плодов бильного барабана с бичевой декой. С одной стороны, он обладает ограниченной пропускной способностью, с другой - при протаскивании мякоти через рабочий зазор дополнительно измельчает её, ухудшая фракционный состав вороха.
Однократное истирающее воздействие отделяющего аппарата на достаточно прочную плаценту с семенами в рабочем зазоре не гарантирует полного отделения семян от мякоти. Ввиду этого могут возрастать потери.
Для снижения потерь при переработке тыквы плоды необходимо делить на большее число частей, в результате чего их форма становится менее сложной для обработки. Применение для этой цели способа резания ножами позволяет уменьшить массовую долю мелких фракций в ворохе измельченных плодов, повысить скважность вороха, уменьшить потери семян.
Измельчение резанием разработано и применено лабораторией механизации бахчеводства Волгоградского сельскохозяйственного института [9,11,44].
Общий вид данного типа измельчителя представлен на рис. 1.7.
Машина содержит раму 1, бункер 2, в котором смонтировано устройство для предварительного измельчения плодов, выполненное в виде ножевой решетки 3, установленной с возможностью качания на оси 4, и устройства для отделения семян от мякоти плодов, выполненного в виде верхнего 5 и нижнего 6 блоков цилиндрических щеток. Бункер вместо задней стенки имеет эластичный фартук 7. Для разделения вороха на "семена" и "кору" имеется грохот 8, над которым установлено душевое устройство 9.
Обоснование технологической схемы выделителя семян и выбор отделяющего аппарата
При обосновании технологического процесса выделителя семян исходными пунктами являются - выбор метода разрушения плодов, способа отделения семян от плаценты и мякоти, а также конструкция рабочих органов на основе учета технико-экономических и агротехнических требований.
Анализ научных исследований показал, а лабораторные опыты подтвердили, что при переработке тыквы штифтовый барабан является самым эффективным рабочим органом для разрушения плодов и выделения семян. Совместно с противорежущей гребенкой он может осуществлять изменение гранулометрического состава измельчаемого вороха и этим обеспечивать достаточно полное выделение семян [6,10,11,31,49,50].
Из применяемых видов сепарирующих устройств наиболее перспективными представляются роторные сепараторы. Однако используемая для переработки овощебахчевых плодов конструкция барабанов не обеспечивает достаточный уровень сепарации разнодисперсного вороха.
Рациональная технологическая схема выделителя семян тыквы должна отвечать следующим агротехническим требованиям [51]:
- обеспечить полное (не менее 95%) отделение семян от мякоти;
- оказывать минимальное воздействие на мякоть плодов с целью получения высокой чистоты семян;
- обеспечивать повреждения семян в пределах допустимой нормы (не более 1%).
На основе анализа направлений совершенствования конструктивно-технологических схем выделителей семян и результатов поисковых исследований произведено совершенствование технологического процесса выделения семян тыквенных культур [10,69]. Особенность нового выделителя семян состоит в том, что его отделяющий аппарат дополнен сепаратором в виде пирамидального шестигранного ротора. В технологическом процессе (рис.2.5) штифтовый барабан измельчает плоды, осуществляет основное выделение семян из мякоти, а конструкция сепаратора обеспечивает окончательное разрушение оставшихся связей семян с плацентой и эффективное разделение фракций.
Выделитель содержит раму 10, измельчающее устройство 2, состоящее из противорежущей гребенки 3 и штифтового барабана 4 , а также транспортирующий шнек 5 и сепаратор 7, имеющие совместный со шнеком вал 6. Сепаратор оснащен прутковыми решетами 11, имеет лоток схода корок 8 и лоток сбора семян 9. На валу ротора выполнены распылители душевого устройства.
Технологический процесс выделителя протекает следующим образом. Подаваемые в измельчающее устройство плоды разрушаются штифтовым барабаном 4. Процесс разрушения ударным воздействием этого рабочего органа сопровождается выделением семян из мякоти и разрушением большей части связей семян с корой. Далее измельченная масса шнеком 5 транспортируется в сепаратор 7. Здесь, при интенсивном встряхивании и перемешивании, (воздействии частиц вороха друг о друга и решета) на гранях сепаратора пирамидальной формы происходит отделение оставшихся после ударного воздействия штифтового барабана связей семян с плацентой. Также, при движении, благодаря интенсивному взаимодействию измельченной массы плодов с гранями сепаратора происходит перемешивание и равномерное распределение массы на решетах, омываемых душевым устройством. Этим достигается высокая производительность этого сепаратора и полное разделение вороха.
В настоящее время отсутствуют теоретические и экспериментальные исследования сепараторов подобной конструкции. Не определены оптимальные условия протекания их рабочих процессов при переработке тыквенных культур, не разработана методика расчета его кинематических и геометрических параметров. Поэтому возникла необходимость проведения специальных исследований, выполненных в данной работе.
Основываясь на результатах научных исследований в области производства семян овощебахчевых культур и учитывая поисковые опыты можно сделать следующие выводы.
1. Имеющиеся в литературе данные теоретических и экспериментальных исследований недостаточны для разработки перспективных схем выделителей семян, их отделяющих аппаратов и сепараторов, методик инженерного расчета.
2. Разно дисперсность сепарируемого вороха тыквы, полученного при работе известных измельчающих устройств, снижает производительность горизонтально-качающихся решет и требует специальных очистительных устройств.
3. Наиболее перспективной представляется схема выделителя семян тыквы, имеющая отделяющий аппарат ударного воздействия в виде штифтового барабана, как наиболее производительного и эффективного рабочего органа и сепаратор роторного типа.
Сделанные выводы позволяют сформулировать цель настоящего исследования: повышение качественных показателей технологического процесса выделения тыквенных семян за счет применения и обоснования оптимальных параметров и надежности роторного сепарирующего устройства.
В связи с этим необходимо решить следующие задачи:
- на основе анализа известных технических средств выделения семян из тыквенных культур выявить перспективные сепарирующие рабочие органы, определить основные направления их разработки, обосновать для исследования функциональную схему сепарирующего устройства;
- изучить некоторые физико-механические свойства плодов и измельченной массы тыквы сортов Волжская серая 92 и Миндальная 35, получивших наибольшее распространение в Поволжье;
- провести теоретическое исследование технологического процесса предлагаемого роторного сепаратора, позволяющего установить его геометрические и кинематические параметры;
- выполнить лабораторно-полевые исследования по определению оптимальных конструктивных и кинематических параметров экспериментального сепаратора;
- исследовать в производственных условиях показатели надежности технологического процесса предлагаемого выделителя семян с экспериментальным сепаратором, произвести его эксплуатационно-технологическую оценку;
- определить экономическую эффективность предлагаемого выделителя семян.
Модули упругости и разрушающие напряжения мякоти и семян
В ходе исследований изучалось поведение мякоти плода под нагружением.
Результаты экспериментов по исследованию упругих свойств мякоти тыквы показали, что при нагружении деформация образца возрастает до некоторого предельного значения, после чего происходит мгновенное разрушение образца (рис.3.4).
Зависимость напряжения сжатия от относительной деформации a = f(e ) имеет явно выраженный линейный участок, площадка текучести материала отсутствует. Отсюда следует, что мякоть тыквы под нагружением ведёт себя
как хрупкий материал. Очевидно также, что на линейном участке зависимость напряжений сжатия от относительной деформации, где имеют место упругие свойства мякоти, может быть применён закон Гука.
Полученные результаты подтверждают гипотезу о применимости закона Гука к сжатию мякоти тыквы.
В ходе проведения опытов было установлено, что напряжения сжатия образцов зависят от скорости приложения нагрузки при постоянной деформации и поэтому модуль упругости зависит от характера нагружения.
Поскольку рабочие органы выделителей семян воздействуют на мякоть плодов в течение короткого времени, то определялись мгновенные модули упругости.
По результатам опытов модуль упругости мякоти равен:
Ем= (20...29,3)105 Н/м2. Анализ опытов по изучению закона сжатия мякоти тыквы показывает,
что мякоть разных частей коры плода имеет разную прочность, хотя разрушение образцов происходило при одной относительной деформации Єр=0,3...0,33.
Предельные разрушающие напряжения сжатия в проведённых опытах равны:
СТр=(6,0...8,5 105Н/м2.
Мякоть цветоложе-плодоножковой части плода и расположенная ближе к внешней стороне коры имеют более прочную характеристику.
Результаты экспериментов показали, что сжатие оболочки сырых семян также подчиняется закону Гука.
Модуль упругости семян равен:
Ес = (14,3...16,5)107 Н/м2, предельные разрушающие напряжения равны:
ар.с = (10,1...10,65)106 Н/м2. Результаты исследований оболочки свежевыделенных семян на прокол (диаметр иглы 1 мм) представлены в таблице 3.5.
Таблица 3.5
Прочность оболочки свежевыделенных семян на прокол (диаметр иглы 1 мм).
Сорт Н/мм2-103 Вариац характе] ионные шстики
мин. макс. ср. 2 S, Н/мм V,% т, Н/мм Р,%
Волжская серая 92 Миндальная 35 20,1 23,0 72,4 45,7 47,3 34,4 9,7 7,3 20,521,2 0,97 0,73 2,02,1
Анализ полученных данных показывает, что более крупные вызревшие семена имеют более высокую прочность. Однако большие размеры семян требуют мягкие режимы их доработки, т.к. с увеличением размера семени увеличивается вероятность повреждения рабочим органом или появляется опасность травмы (надлом носика), что приводит к снижению посевных качеств. З.б.Плотность мякоти, семян, вороха измельчённых плодов
По результатам опытов плотность мякоти коры неравномерно изменяется в пределах:
рк = (0,79...0,89)103 кг/м3.
У коры плотность больше чем у семенной полости. Менее зрелые плоды тяжелее вызревших. Более плотные части плодов обладают большей прочностью. Очевидно это обстоятельство необходимо учитывать при выборе допустимых скоростей соударения мякоти и рабочих элементов выделителя.
Плотность семян тыквы находится в пределах 0,84...0,92 г/см (табл. 3.3).
Анализ приведённых данных показывает, что плотности семян и мякоти меньше единицы и отличаются друг от друга незначительно. Поэтому разделение вороха измельчённых плодов тыквы на «семена» и «кору» методом флотации невозможно или малоэффективно.
Однако, и другие способы очистки и доработки семян сложны и малоэффективны. В этой связи исследуемый технологический процесс должен обеспечивать рациональный состав вороха с минимальным содержанием мелких фракций.
Плотность вороха измельчённых плодов находятся в пределах: рв = (0,56...0,78)103 кг/м3. Насыпная плотность плодов тыквы равна: рп = (0,48...0,51)-103 кг/м3. 3.7. Выводы по разделу В результате обработки и анализа экспериментальных данных по исследованию физико-механических свойств плодов и измельченной массы тыквенных культур можно сделать следующие выводы. 1. Плоды тыквы как физические тела представляют собой неоднородные системы с различными механическими свойствами внутренних и периферийных тканей. 2. Выход сырых семян из плодов тыкв варьирует в широких пределах: для сорта Волжская серая 92 от 1,8 до 2,8%; для Миндальной 35 -3,35.. .3,9%. 3. Коэффициент трения движения семян, мякоти и плаценты тыкв по двум видам поверхностей: с продольным и поперечным расположением прутков решет составил соответственно 0,29;0,32;0,42;0,3;0,34;0,62 (Волжская серая 92) и 0,12; 0,34; 0,32; 0,14; 0,35; 0,63 (Миндальная 35). Также коэффициент трения покоя:0,29; 0,31; 0,41; 0,31; 0,41; 0,30; 0,33; 0,62 (Волжская серая 92) и 0,13; 0,35; 0,31; 0,17; 0,37; 0,68 (Миндальная 35). 4. Результаты экспериментального определения коэффициента восстановления подтвердили его зависимость от свойств материалов. Коэффициент восстановления нормальной составляющей скорости равен 0,234. Коэффициент восстановления тангенциальной составляющей начинает проявляться при угле наклона решета в 18...23 град, и составляет при косом ударе вдоль прутков решета 0,4, а при их перпендикулярном расположении -0,11. 5. Мякоть тыквы под нагружением ведет себя как хрупкий материал и имеет разную прочность по периферии плода. Модуль упругости мякоти соста 5 2 3 вил (20...29,3) 10 Н/м . Предельные разрушающие напряжения (6,0...8,5) 10 2 7 2 Н/м . Модуль упругости семян (14,3...16,5) 10 Н/м , а предельные разрушаю-щие напряжения (10,1...10,65) 10 Н/м . 6. Плотность мякоти коры тыквы неравномерно изменяется в пределах (0,79...0,89) 10 кг/м и зависит от зрелости плода. Насыпная плотность плодов тыквы составляла от 480 до 510 кг/ м . Плотность вороха измельченных плодов находилась в пределах от 560 до 780 кг/м .
Аналитическое исследование процесса сепарации
При падении тела на решето, наклоненное к горизонту, сила тяжести, совместно с мгновенной реакцией поверхности в момент падения, стремиться сдвинуть тело и обеспечивает относительное перемещение необходимое для сепарации. Очевидно вероятность просеивания будет возрастать также с увеличением скорости встречи тела с подхватывающей гранью.
Таким образом, геометрия шестигранника, характеризующаяся радиусом-R, при определенном режиме угловой скорости и может обеспечить переход массы на грань, угол наклона которой к горизонту будет близок по величине к углу трения покоя измельченного вороха тыквы.
При малой угловой скорости тело переходит с грани на грань спокойно, без удара и восстановленной скорости. Движение оно начинает по достижению плоскостью грани предельного угла покоя -апр. Относительная скорость после перехода на новую грань отсутствует, поэтому вероятность сепарации в этот момент также очень низка. Отсутствие относительного перемещения в момент доворота решета до угла -а р, снижает эффективность сепарации.
Чем выше угловая скорость или больше радиус ротора, тем тело поднимается с решетом выше и падает на новую грань с большей скоростью, увеличивающей возможность западання семян в отверстие в момент падения.
Таким образом, угловая скорость роторного сепаратора должна обеспечивать падение сепарируемой массы на новую грань в момент, когда подхватывающее решето проходит предельный угол покоя сепарируемой массы и восстановленная скорость обеспечивает ей незамедлительное движение.
Изучаемые параметры движения вороха по поверхности сепаратора: относительная скорость перемещения на разных участках ротора; траектория движения; средняя скорость перемещения. Для определения параметров движения были составлены программы для ПЭВМ (приложение 5.. .7) В результате расчетов построены графические зависимости рис 4. 5 . ..4.8.
Анализ результатов расчета показывает, что абсолютная и относительная скорости увеличиваются с ростом радиуса барабана и увеличением угловой скорости ротора (рис.4.5; 4.6). Это объясняется действием центробежной силы, зависящей от R и со. С её увеличением повышается угол поднятия вороха (начала движения). Это приводит к более интенсивному нарастанию тангенциальной составляющей -V относительной скорости.
Составляющая относительной скорости, направленная вдоль оси ротора - V растет с ростом угла наклона грани относительно оси вращения -а, и более интенсивно с наклоном оси ротора к горизонту -р (рис 4.6)
На малых радиусах ротора наблюдается минимальные скорость движения и перемещение. Из-за недостаточного размера ширины грани тело быстро достигает подхватывающую плоскость сепаратора, наклоненную в этот момент на незначительный угол к горизонту (3...10 град.). После этого оно продолжает переносное движение с гранью до достижения последней предельного угла покоя -апр. Подобный режим наблюдается на малых радиусах и уменьшается к большому диаметру.
Анализ графических зависимостей (рис.4.5; 4.6) показывает, что оптимальные для сепарации вороха тыкв размеры радиуса ротора составляют R=0,4.. .0,8 м при угловой скорости С0= 1,7... 1,8 с"1.
При дальнейшем увеличении центробежной силы, посредством увеличения диаметра и угловой скорости ротора, наблюдается достижение абсолютной скоростью критического для материала плода значения. Так же, после того как тело переходит на новую грань, в момент достижения ею предельного угла покоя, проявляется действие восстановленной скорости, приводящее к возникновению неопределенного хаотического режима.
