Содержание к диссертации
Введение
1 .Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1 . Обзор методов оценки машин по степени повреждения зерна 8
1.2. Напряжения в зерне при взаимодействии с рабочими органами сельхозмашин 19
1.3. Выводы и задачи исследований 23
2. Теоретическое исследование процесса возникновения повреждений в зерне гречихи при механизированной обработке 26
2.1. Обоснование геометрических параметров зерна гречихи 26
2.2. Статический контакт зерна гречихи с рабочими органами сельскохозяйственных машин 33
2.3. Динамическое взаимодействие зерна гречихи с рабочими органом сельскохозяйственных машин при послеуборочной обработке 42
2.4. Закономерности возникновения повреждений в зерновом материале при многократном пропуске его через машины 45
2.5. Выводы 51
3. Методика экспериментальных исследований 53
3.1 Определение прочностных характеристик зерна гречихи 53
3.2 Определение единого показателя механических повреждений зерна гречихи 56
3.3. Методика исследований зависимостей повреждений зерна гречихи от различных факторов при силовом взаимодействии с рабочими органами машин
3.4. Планирование и обработка материалов экспериментов 67
3.5. Методика определения механических повреждений зерна при послеуборочной обработке 72
4.Резулыаты эспериментальных исследовании 76
4.1. Физико-механические свойства зерна и их зависимость от влажности 76
4.2.Влияние конструктивных параметров рабочих органов машин, и некоторых физико-механических свойств зерна гречихи на его травмирование при механизированной обработке 83
4.3. Механические повреждения зерна в зависимости от состояния зернового материала и их влияние на всхожесть семян гречихи 91
4.4. Повреждение зерна машинами при послеуборочной обработке 108
4.5. Снижение механических повреждений при активном вентилировании зерна 113
4.6. Выводы 118
5. Расчет экономической эффективности 120
Общие выводы 125
Список использованной литературы 127
Приложения 140
- Обзор методов оценки машин по степени повреждения зерна
- Статический контакт зерна гречихи с рабочими органами сельскохозяйственных машин
- Определение единого показателя механических повреждений зерна гречихи
- Физико-механические свойства зерна и их зависимость от влажности
Введение к работе
Актуальность темы. Гречиха одна из наиболее важных сельскохозяйственных культур, являющаяся незаменимым продуктом питания. Гречневая крупа имеет высокие вкусовые качества, питательна и хорошо переварима. Ее белки содержат много незаменимых аминокислот, а зольные вещества крупы полезные для человека соединения фосфора, кальция, меди, органические кислоты, улучшающие пищеварение. Поэтому гречневую крупу относят к числу лучших^ диетических продуктов. Кроме того, гречиха является хорошим медоносом, а высокая усвояющая способность ее корневой системы способствует повышению плодородия почвы.
В решении задач увеличения эффективности производства гречихи, которые осуществляются на основе агротехнических и организационных мероприятий, существенное значение приобретает повышение качества посевного материала. Для этой цели особое внимание уделяется методам снижения механических повреждений. Уровень этих повреждений по данным И. Г. Стро-ны, А. П. Тарасенко [69, 87] достигает 60 и более процентов, что значительно превышает пределы, определенные стандартами на качество зернового материала.
И. Ф. Бородин, В. И. Тарушкин, В.Я. Величкина, З.И. Воцкий Ф.М. Ку-перман, И.Г. Строна, Е.Г. Кизилова, Т.Н. Тлеубаева, Р.Б. Кондратьев, Л.Г. Пискунова, А.Н. Пугачев, С.А. Чазов, И.А. Чудин, Н. Effman G., Lakon [6, 7, 9, 34, 45, 73, 85, 94, 119, 135, 138] указывают на то, что наличие поврежденных семян приводит к снижению, как полевой всхожести, так и к снижению урожая.
Как отмечают А.Н. Пугачев и А.С. Чазов [73] зерновая масса, имеющая в своем составе то или иное количество механически поврежденных зерен, менее стойка в хранении. Потому как поврежденное зерно в большей степени подвергается действию микроорганизмов и вредителей, имеет более интен-
5 сивное дыхание, выделяет повышенное количество тепла и влаги. Все это в конечном итоге приводит к возникновению очагов самосогревания, что снижает качество посевного материала.
В. И. Анискин, Г. В. Коренев, А. П. Тарасенко. Л. А. Трисвятский [4, 36, 96] и др. также указывают на то, что зерновая партия, прошедшая какую-то одну механизированную обработку и содержащая в своем составе процент травмированных зерен имеет гораздо меньшую сопротивляемость повреждению при последующих обработках.
Так как полностью исключить травмирование зерна при обработке не возможно, то поиски путей снижения травмирования гречихи за счет совершенствования технологической схемы обработки и технических средств ее реализации актуальны и имеют важное народнохозяйственное значение с точки зрения повышения качества семян. Тем более, что такие исследования применительно к гречихе в изученной нами литературе установить не удалось.
Цель работы. Повышение эффективности послеуборочной обработки семян гречихи на основе снижения механических повреждений.
Объект исследований. Процесс послеуборочной обработки зерна гречихи с точки зрения возможного его механического повреждения.
Предмет исследования. Выявление закономерностей возникновения и распространения механических повреждений в указанном процессе обработки семян гречихи.
Научная новизна работы. Определены напряжения в зерновках гречихи в форме цилиндрического триэдра при силовом взаимодействии с органами сельхозмашин в различных вариантах контакта. Экспериментально определены прочностные характеристики гречихи: модуля упругости, предельные сжимающая и сдвигающая силы, средние предельные сжимающие и сдвигающие силы. Выявлены закономерности влияния физико-механических свойств и состояния зерна гречихи при его многократном нагружении на ко- личественные показатели механических повреждений. Обоснован метод оценки машин по степени повреждения и изысканы пути снижения повреждений при послеуборочной обработке семян гречихи.
Практическая значимость. Результаты исследований позволяют повышать качество семян гречихи при послеуборочной обработке без уменьшения производительности машин.
Апробация работы. Материалы исследований доложены на научных конференциях Омского СХИ (1993 - 1994 гг.), Омского государственного аграрного университета (1995 - 2002 гг.), Новосибирского государственного аграрного университета (2001 г.). Работа выполнена при решении комплексной кафедральной темы НИР ГР № 120000 2130 «Изучить взаимосвязь параметров средств механизации, свойств почвы и других сельскохозяйственных материалов с целью повышения агроэкологической эффективности технологических операций и процессов».
Достоверность результатов. Основные положения, выводы и рекомендации сформулированные в диссертации обоснованы, обеспечена достаточно высокая степень сходимости теоретических и экспериментальных результатов исследований.
Внедрение результатов. Метод оценки машин по степени повреждения зерна гречихи рассмотрен и одобрен на секции механизации центра научного обеспечения АПК Омской области, и рекомендован к внедрению на МИС при испытаниях новых машин, а также для специалистов, занимающихся их проектированием.
Публикация результатов исследований. По теме исследований опубликовано 8 научных работ объемом 1,2 п. л.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, библиографии и приложений. Общий объем работы составляет 158 страниц, из них 126 страниц основного текста, 37 рисун-
7 ков, 9 таблиц. Библиографический список включает 145 источников, из них
12 на иностранных языках.
Положения, выносимые на защиту: закономерности влияния влажности на показатели механической прочности гречихи; закономерности влияния состояния зернового материала при многократно повторяющихся нагрузках на количественные показатели механических повреждений; закономерности перехода одних видов травм менее опасных в другие более опасные; метод оценки машин по степени повреждения ими зерна гречихи.
Обзор методов оценки машин по степени повреждения зерна
По А. Н. Пугачеву и С. А. Чазову [73] механические повреждения зерна делят на два вида макроповреждения и микроповреждения.
Макроповреждения включают дробление, плющение или раздавливание, обрушивание зерна. Дробление и плющение присущи всем культурам (зерновым, зернобобовым, техническим), обрушивание - только тем группам культур, плоды которых отнесены к пленчатым зерновкам (ячмень, овес, рис), семянкам (подсолнечник, сафлор), орешкам (гречиха, конопля) и соплодиям (свекла).
Микроповреждения - это повреждения зародыша (полностью выбит или частично поврежден), оболочек зародыша, эндосперма, а также скрытые внутренние повреждения (вмятины, ушибы, внутренние трещины). Для зерна пленчатых культур - трещины в области плодовых (крупяные культуры) и семенных оболочек (зернобобовые культуры).
Перечисленные виды повреждений наносят урон зерновому хозяйству. Наибольшую опасность представляют микротравмирование и обрушивание. Такие виды повреждений практически невозможно выделить на серийных очистительных и сортировальных машинах поточных линий, а они могут достигать, как отмечалось, выше более 60% посевного материала.
Однако количественный показатель травмирования не всегда дает объективную оценку посевного материала. Как отмечают В. Я. Величкина, Б.С. Лихачев, Н. Г. Соколов, И. А. Чудин, Whytock Gillian P., Powell Alison A. [7, 47, 124, 143] здесь большое значение оказывают состояние зернового материала (влажность, температура), при котором были нанесены травмы. Кроме того, не все виды травм одинаково оказывают влияние на полевую всхожесть и урожайность. А. Ф. Путинцев, Н. А. Платонова, А. П. Тарасенко, С. А. Чазов и др. [78, 87, 88, 108] указывают, что наиболее опасными являются травмы в области зародыша (для зерновых), трещины плодовых оболочек для гречихи, проса. Чем больше доля семян с такими видами травм в посевном материале, тем ниже его полевая всхожесть ( Ф. М. Куперман [45], Л. Г. Пискунова [66], Ю. В. Шалагинов [125, 127], J. D. Atkin [133]). Из вышеизложенного заключаем, что качество посевного материала, только по одному виду повреждений охарактеризовать нельзя. Нужен показатель, более полно характеризующий зерновую массу. Впэ - всхожесть зерна с поврежденным эндоспермом, %. Формула (1.7) используется для частных случаев. В ней не учтено состояние зерновой массы (влажность, содержание сорной примеси). Для использования (1.7) необходимо определить полевую всхожесть для каждой характеризуемой партии семян отдельно и по всем видам травм. Как отмечалось выше, подобная процедура довольно трудоемка.
Из проведенного анализа следует, что для объективной характеристики посевного материала необходимо разработать такой показатель, который учитывал бы не только действия различных видов травм на снижение полевой всхожести, но и вид культуры, и состояние зернового материала. Это позволит точнее рассчитывать норму высева семян в различных регионах страны, производить настройку уборочной техники, оценивать готовность зернового материала к последующей обработке.
Одним из путей снижения количества механических повреждений семян во время уборки и послеуборочной обработки зернового материала является изыскание возможностей усовершенствования машин и механизмов, их рациональной компоновки в линии. Однако, успешное проведение этих работ, как отмечает И. А. Чудин [124], во многом затрудняется тем, что в настоящее время нет совершенного метода оценки степени повреждения зерна машинами. Оценка машин по количественному приросту механических повреждений, выраженному в процентах, не всегда отражает истину. Это объясняется тем, что количественный показатель механических повреждений зависит от способности обрабатываемого зернового материала сопротивляться механическим повреждениям и способности машин, механизмов или их узлов наносить ему эти повреждения.
Как утверждают С. А. Алферов, А. А. Панов, В. Н. Еремин, В. В. Гагу-лин, Б. И. Зюзьков, Р. Б. Кондратьев, А. И. Коноплев, Г. В. Коренев. А. П. Та-расенко, А. Н. Крахалев, А. Г. Крючков, Б. П. Кутепов, А. Н. Калабухов, В. А. Никитин, Г. Т. Павловский, С. Д. Птицын, А. Н. Пугачев, Н. Г. Соколов, Н. Н. Марков, А. С. Черный, Б. Н. Четыркин, И. А. Чудин, Н. С. Шумаков, Ю. В.
Шалагинов, Л. В. Анисимова, Р.С. Arnold, A.W. Roberts, G.P. Mac-Rostie, F.S. Mitchel, F.Y. Caldwell, M.R. Paulsen, L.A. Tatun, M. S. Zuber [3, 22, 26, 34, 35, 36, 39, 40, 46, 56, 63, 64, 65, 70, 71, 72, 112, 113, 114, 115, 115, 116, 117, 126, 132, 138, 139, 140, 141 ] способность зернового материала сопротивляться механическим повреждениям определяется его состоянием в момент контакта с рабочими органами машин (влажностью, величиной исходного повреждения, содержанием сорной примеси), а также физико-механическим свойствами зерна (геометрические параметры, прочностные характеристики, массу зерен) [3, 10, 22, 26, 34, 35, 36, 39, 40, 46, 56, 63, 70, 75, 76, 81, 88, 111, 114, 126, 132, 138, 139, 140, 141].
Предложенная И. А. Чудиным [117] схема (Рис. 1.1) показывает, что повреждающая способность уборочных и машин послеуборочной обработки зависит от протяженности технологической линии (количество машин в линии, количество фаз обработки семенного материала) [32, 52, 74, 90, 105, 109, ПО, 118], режима работы машин и их рабочих органов [9, 10, 25, 29, 41, 42, 43, 44, 48, 50, 53, 56, 58, 64, 67, 69, 72, 76, 77, 82, 88, 89, 90, 91, 95, 112, 113, 128, 130, ], материала и типа конструкции рабочих органов [3, 7, 24, 28, 59, 68, 79, 81, 82], технического состояния машин и их рабочих органов [36, 37].
Из проведенного анализа литературных источников видно, что количественный показатель механических повреждений должен отражать следствие функционирования сложной системы и это накладывает определенные трудности в определении повреждающей способности машин и их отдельных рабочих органов. Особенно эти трудности проявляются при определении повреждающей способности машин и механизмов, входящих в линии послеуборочной обработки зерна, где зерновой материал в процессе обработки последовательно проходит сушильные, очистительные, сортировальные машины и транспортирующие средства различного типа.
Статический контакт зерна гречихи с рабочими органами сельскохозяйственных машин
По аналогии определяются размеры площадки и максимальное напряжение, когда главная ось LQ цилиндрического триэдра располагается под некоторым углом к оси цилиндрической кромки. Значение угла между главными плоскостями кривизны в этом случае будет изменяться в пределах
Варианты, представленные на рис. 2.5, б, 2.6, а, б, как контактные задачи теории упругости пока к сожалению не имеют аналитического решения, не определена функция распределения напряжений по площадке контакта, нельзя определить максимальное напряжение.
Кроме того следует отметить, что для того чтобы воспользоваться выше приведенными уравнениями (2.28) - (2.38) необходимо знать, чему равен модуль упругости Е\. Это значение может быть найдено экспериментально.
Экспериментальным путем можно определить среднее контактное напряжение, если знать значение приложенной сжимающей силы и размеры площадки контакта. Согласно рис. 2.6, б наибольшее среднее напряжение имеет место в точке А, следовательно разрушение зерновки будет именно в этой точке. Максимально допустимое среднее напряжение (момент начала разрушения) - это отношение предельной силы к площадке контакта в точке А.
Опытным путем может также быть определено максимально допустимое среднее касательное напряжение, равное отношению предельной силы к максимальной площади поперечного сечения зерновки плоскостью / (Рис. 2.1). Формулы для расчетов приведены в п.3.1.
Важнейшей задачей любого расчета на прочность является оценка прочности объекта по известному напряженному состоянию, т. е. по известным главным напряжениям. В случае сложного напряженного состояния, когда главные напряжения Ух, тг, Уъ равны нулю, предельное (опасное) состояние для одного и того же материала может иметь место при различных предельных значениях главных напряжений в зависимости от соотношения между ними. Для этого используется гипотеза о преимущественном влиянии на прочность материала того или иного фактора. Причем предусматривается возможность проверки выбранного критерия прочности сопоставлением данного сложного напряженного состояния с простым, например, с одноосным сжатием и установления такого эквивалентного напряжения, которое в обоих случаях дает одинаковый коэффициент запаса прочности т.
Для материала, различно сопротивляющегося растяжению и сжатию, к которому можно отнести и материал зерна гречихи [10], опасное состояние в зоне контакта можно оценить по теории Кулона-Мора [84] в виде где о др и сгвс - соответственно предел прочности на растяжение и сжатие, Па. При обработке зерна имеет место явление соударения его с поверхностью рабочего органа, заключающееся в том, что скорость зерна может изменяться за очень короткий промежуток времени.
Повреждение семян гречихи наблюдается уже на первом этапе послеуборочной обработки в момент разгрузки семенной массы с автотранспорта в завальную яму. При этом семенная масса свободно падает на твердую абразивную поверхность бетона ямы с кинетической энергией, достаточной для нарушения целостности семян. Особенно это касается зерен, соударяющихся с поверхностью бетона завальной ямы в момент падения и подвергающихся одновременно воздействию последующих слоев.
В поточных технологических линиях соударение семян с твердыми поверхностями чаще происходит при свободном падении с большой высоты и в нориях [118, 121]. Часто на комплексах применяется нория НЗ-20, скорость ковшевой ленты которой составляет 3,66 м/с. Окружная скорость обреза ковша, с которого стекает семенная масса в момент разгрузки, увеличивается в два раза по сравнению с упомянутой, так что скорость соударения семян в верхней головке нории достигает 6 м/с.
В настоящее время основная масса семян обрабатывается на разрозненных семяочистительных и сортировальных машинах. При этом применяются разнообразные зернопогрузчики, в которых семена соударяются с твердыми поверхностями. Так в зернопогрузчике ЗПС-60 скорость соударения семян при сходе с загрузочного транспортера достигает 3 м/с, а с отгрузочного - 5 м/с. Аналогичная картина наблюдается в зерноочистительной машине ОВС-25. Во всех случаях сход зерна с транспортера происходит в момент поворота скребков на направляющих и натяжных звездочках. В это время скорость рабочей кромки скребков примерно в два раза превышает их линейную скорость [3].
В силу выше сказанного для более целостного представления о возникающих в зерновках напряжениях рассматривать только контактную статическую картину явно недостаточно - необходимо также проанализировать этот процесс в динамике.
Определение единого показателя механических повреждений зерна гречихи
В настоящее время используется несколько методов определения количества макро- и микроповреждений, которые согласно А. Н. Пугачеву [76] разделяют в основном на две группы: прямые и косвенные.
Прямые или органолептические методы включают: 1. Визуальный контроль семян без предварительной их обработки. Хорошие результаты получаются при просмотре семян через лупу 10-15-кратного увеличения (А. Н. Пугачев, С. А. Чазов, И. Г. Строна, П. Н. Шибаев, J. D.Atkin и др. [74, 86, 132]). 2.Перед просмотром семян под лупой С. А. Чазов и др. [107] их предварительно помещают в красящие растворы, тщательно перемешивают, сливают раствор, несколько раз промывают водой, затем высыпают зерна на фильтровальную бумагу, подсушивают. В качестве красителей используют 0,5%-й раствор йодистого калия, анилиновые, гистологические и др. растворы. Метод окрашивания семян в йодном растворе нами проверялся. Этим методом хорошо обнаруживаются травмы эндосперма, так как этот вид травм влечет за собой выход на поверхность зерновки крахмала, травмы зародыша в этом случае не окрашиваются. С целью устранения этого недостатка П. Н. Шибаев [132] предлагает вторичное окрашивание этих семян в 0,5%-м растворе конгорита, все поврежденные места окрашиваются в красный цвет. После этого все зерна просматриваются под лупой.Кипячение семян в растворе гипохлорида натрия (С. А. Чазов [107] и др.) заключается в кипячении их в течение 10-12 минут в 2 %-м растворе такового, или в 2 - 3 %-м растворе едкого калия в течение трех минут. После кипячения зерно промывается водой и просматривается под лупой. Поврежденные участки обесцвечиваются. Методы, основанные на предварительном окрашивании или обесцвечивании перед просмотром через лупу А. Н. Пугачев [111, 115] повышают точность при определении количества микроповреждений и облегчают установление наиболее мелких травм. Недостатком этих методов являются большие затраты времени, наличие специального оборудования, красящих веществ и других химических материалов, что приводит к большим сложностям в проведении массовых исследований. 4. Рентгенографический метод, предложенный М. В. Архиповым, В. Н. Савиным, S.K.Kamra и др. [1, 136], позволяет обнаружить внутренние повреждения зерновок как в области эндосперма, так и в области зародыша. 5. Люминесцирующий метод, примененный С. А. Чазовым и др.[107], заключается в обработке зерна 0.1%) -м раствором люминесцирующих веществ флюоросцеина или пиронина с выдержкой в растворе в течение 2-х часов и последующем просмотром зерна в ультрафиолетовых лучах. Авторы этого метода заключают, что этот метод дает возможность определить самые мелкие повреждения. 6. Тетразольный метод, разработанный G. Lakon и др. [137], заключается в замачивании семян зерновых культур в воде при температуре 30С в течение примерно 16 часов. Затем из семян извлекают зародыш с тонким слоем эндосперма и погружают в хлористый тетразол на 24 часа температурой 30С. Далее промывают в воде и освобождают зародыш от эндосперма. Жизнеспособность семян определяется по интенсивности окраски тех частей зародыша, которые необходимы для его развития. Кроме положительных сторон этого метода авторы отмечают и недостатки, а именно: - сложность и длительность процесса; - этим методом нельзя обнаружить фитотоксичность, связанную с обработкой семян химикатами (поврежденные образцы, негодные для посева, могут оказаться отнесенными к семенам высокой всхожести). Незамеченными остаются тепловые повреждения, полученные при сушке семян в сушилках. 7. Косвенный или биологический метод ценен при определении скрытых травм, влияние их на посевные качества и урожайность посевного материала. Наиболее точные результаты при использовании этого метода при проращивании семян в почве на глубине заделки 5-6 см, или проращиванием семян в условиях приближенным к таковым. Методы определения всхожести семян в условиях, приближенным к полевым, разработаны и проверены А. Н. Пугачевым, Ю. В. Шалагиновым [76, 125]. Заключаются они в определении лабораторной всхожести семян по ГОСТ 12036-66 с той лишь разницей, что семена перед посевом обрабатывают одним из способов.
Обработка семян 50%-м раствором серной кислоты с последующей промывкой в дистиллированной воде и проверкой на всхожесть. Оптимальное время замачивания для семян ячменя 15 мин., для ржи - 10 мин., пшеницы 1-2 мин. По разности всходов между контрольным образцом (семена ручного обмолота) и исследуемым определяют содержание поврежденных зерен. Увлажнение ложа (фильтровальная бумага или кварцевый песок) слабым раствором серной кислоты (для пшеницы концентрация раствора - 0,05 - 0,07%).
Анализ перечисленных методов определения механических повреждений зерна показал, что большинство из них не отличается повышенной точностью, требуют специального оборудования, места, особых условий проведения опыта и значительных затрат времени.
Наиболее простым и не менее точным является метод, предложенный И. Г. Строна и др. [86]. При определении повреждений зерна гречихи этот метод был взят нами за основу. От партии семян, в соответствии с ГОСТ 12036- [14], отбирают средний образец (2,5 - 3 кг), из которого отбирают две навески массой 50г каждая. При определении механических повреждений зерна гречихи машинами, в отличие от ГОСТа [14], к макроповрежденным относили все дробленые семена независимо от степени повреждения, а также плющеные и обрушенные. К микроповреждениям - все замеченные трещины плодовых оболочек. При разборе навески на чистоту дробленые, плющеные и обрушенные зерна отделяли от целого, взвешивали на весах с точностью до 0,01 г и содержание каждой фракции вычисляли в процентах к общему весу навески. Из оставшейся части навески отбирали подряд без выбора две пробы по 100 зерен каждая и в отдельности просматривали каждое зерно через лупу 4-х - 5-кратного увеличения, расположив его при этом на разборной доске с зеркальным стеклом (зеркало было необходимо для всестороннего просмотра зерна без его оборачивания). Таким образом, для определения микроповреждений из двух навесок выделяли раздельно четыре сотни зерен.
Физико-механические свойства зерна и их зависимость от влажности
При влажности от 20 до 28% наблюдается зона-оптимум, при которой имеет место наименьшее повреждение зерна. С уменьшением и увеличением влажности от этой оптимальной зоны количество механических повреждений возрастает. По зависимостям 5тресн (v, W), 8обр (v, W), 8др (v, W) можно отметить следующее: а) при влажности меньшей, чем 20%, увеличение 8д (v, W) сначала идет за счет нарастания в зерновом материале количества треснутых семян 8тресн (y,W), при достижении же влажности 15% увеличение 8П (v,W) происходит в основном за счет интенсивного роста количества дробленых зерен 8др (v, W). б) по графикам (Рис. 4.12-4.15) видно, что обрушивание является про межуточной фазой между растрескиванием и дроблением зерна; в) в зоне влажности свыше 28% увеличение 8л {v,W) идет в основном за счет увеличения количества микротравм 8тресн (v, W). Таким образом, согласно приведенным выше теоретическим рассуждениям, разрушение семян гречихи - это процесс последовательного пе-. рехода от одного вида травм к другому: сначала образование трещин в оболочке, затем обрушивание зерна и, наконец, его дробление. Для того чтобы найти зависимость 8п (v, W) сначала необходимо определить Sn i},W). Однако, определить 8П (l,W) опытным путем оказалось достаточно сложно, так как при однократном пропуске количественный показатель механических повреждений мало отличается от уровня естественного растрескивания зерна, и потребовалось бы проведение большого числа достаточно трудоемких экспериментов для его определения. Поэтому были определены значения 8п (5, W). Подставив в правую часть уравнения (2.62) экспериментальные значения 8П (5,W) и решив полученное уравнение, получим значения функции f[W,p,(3) при одном пропуске при р =0 и /3 = 1. По полученным значениям с помощью метода наименьших квадратов имеем параболическую аппроксимацию AW,p,P)= 0,00026 2 - 0,0129 W+ 0,169 (4.21) В итоге с учетом (4.21) уравнение (2.62) примет вид Sn(v,W,p,fi)=l-(o,m + 0,0129 W-0,00026 W2)y (4.22) Так при восьмикратной обработке (V= 8) вероятность повреждения зерна равна 5n(v,W,ptj3)=l-(o$3l + 0,0129 W- 0,00026 W2)% Анализ соответствующих экспериментальных данных показывает, что полученная формула удовлетворительно описывает эти данные при У =2, 4, 6, 8, 10, 15, 25 в диапазоне изменения влажности W от 9 до 34%: коэффициент достоверности аппроксимации if достаточно высок (Приложение Г.2). В приложении Г.З. с помощью стандартного пакета анализа Microsoft Excel подсчитаны значения стандартных отклонений для коэффициентов регрессии уравнения (4.22). Определим влажность, при которой зерно получает наименьшее количество механических повреждений. Для этого исследуем функцию (4.22) при v=l на экстремум: найдем производную и приравняем ее к нулю d8n{y,W,p,P) = v.(0;8зі + о;оі29Ж-0,00026Ж2)У" -(0,00052 -0,0129) = 0 Откуда ff=24,81%. Задаваясь изменением влажности ±2% от полученного минимального значения, определим диапазон изменения 8п ( У, W) при различных У. Отклонение 5П (v,W) от минимального значения при различных числах пропусков v составляют порядка 10-15%, что из-за высокой вариабельности параметров зерновой смеси, может находиться в пределах ошибки опыта. Поэтому от 23 до 27% - вполне можно считать диапазоном минимальной влажности. При исследовании зависимости показателя механических повреждений зерна от количественного содержания сорной примеси в состав зернового материала гречихи были включены: зерновая примесь (незрелые семена гречихи, остатки не зерновой части самого растения), семена щирицы, семена овсюга. Эксперименты проводили на гречихе сорта "Чишминская" с влажностью 12,8% в пятикратной повторности. Навески пропускали через ударную машину 2, 4, 6, 8 и 10 раз. Вероятность попадания зерна под удары штифтов 0,75. Разбор навесок осуществлялся согласно методике, описанной выше. Суммарный показатель механических повреждений подсчитывался по формуле (3.13). Из результатов проведенных исследований (Рис. 4.17, Приложение Д.1) видно, что с увеличением содержания сорной примеси в зерновом материале количественный показатель механических повреждений 8п снижается при различных значениях v числа пропусков. Причем с увеличением в партии гречихи содержания примеси до 50% общие повреждения снижаются в среднем на 20%. Для оценки влияния содержания сорной примеси на показатель механических повреждений был проведен двухфакторный дисперсионный анализ для средних значений выборок (фактор р - содержание сорной примеси, фактор v- число пропусков зерна через машину). Исходные данные и результаты дисперсионного анализа представлены в табл. 4.3 и 4.4.
Похожие диссертации на Снижение механических повреждений семян гречихи при послеуборочной обработке
