Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1 Методы предпосевной обработки семян : 9
1.2 Агротехнические требования к процессу протравливания.семян 21
1.3 Анализ существующих конструкций протравливателей семян 27
1.4 Обзор теоретических исследований 43
1.5 Цель работы и задачи исследований 47
2 Теоретические исследования рабочего процесса барабанного протравли вателя 49
2.1 Цикл движения частицы внутри вращающегося барабана без проскаль-зываия 49
2.2 Цикл движения частицы внутри вращающегося барабана с проскальзыванием и без отрыва от поверхности
2.3 Цикл свободного движения (полета) частицы внутривращающегося барабана 58
2.4 Выводы по главе 60
3 Программа и методика экспериментальных исследований 61
3.1 Общая программа экспериментальных исследований 61
3.2 Методика машинных экспериментов
3.2.1 Определение параметров оптимизации 61
3.2.2 Построение математической модели движения зерновки внутри эксцентрично закрепленного барабана на ЭВМ
3.3 Подготовка и проведение лабораторных и лабораторно-полевых экспериментов 69
3.4 Методика определения качества протравливания семян 72
3.5 Методика обработки экспериментальных данных 77
3.6 Методика планирования двухфакторного эксперимента 78
3.7 Методика определения равномерности покрытия семян методом графического анализа з
3.8 Выводы по главе 85
4 Результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-технологических параметров барабанного про травливателя 86
4.1 Результаты теоретических исследований по определению оптимального значения радиуса и угловой скорости кривошипа 86
4.1.1 Определение оптимального значения радиуса кривошипа 86
4.1.1.1 Определение последовательности теоретических исследований 86
4.1.1.2 Задания угловой скорости вращения кривошипа и шага времени 87
4.1 Л .3 Получение расчетных данных 88
4.1.1.4 Обоснование оптимального радиуса кривошипа 94
4.1.2 Обоснование оптимальной частоты вращения кривошипа 95
4.1.2.1 Определение последовательности теоретических исследований 95
4.1.2.2 Задание ряда значений угловой скорости кривошипа
4.1.2.3 Задание ряда значений времени поворота кривошипа 96
4.1.2.4 Определение значений продолжительности полета 96
4.1.2.5 Обоснование оптимальной угловой скорости кривошипа
4.2 Проверка двух факторного эксперимента по определению влияния конструктивно технологических параметров на суммарное время 101
4.3 Проверка адекватности движения зерна внутри эксцентрично закрепленного барабана 102
4.4 Результаты определения равномерности покрытия семян методом графического анализа 103
5 Экономическая эффективность применения разработанных протравлива телей 109
Общие выводы 114
Список литературы
- Анализ существующих конструкций протравливателей семян
- Цикл движения частицы внутри вращающегося барабана с проскальзыванием и без отрыва от поверхности
- Методика машинных экспериментов
- Определение оптимального значения радиуса кривошипа
Введение к работе
Актуальность темы. В общей борьбе за получение высоких и устойчивых урожаев всех сельскохозяйственных культур одним из главных условий является использование высококачественных семян.
В комплексе мероприятий, обеспечивающих получение семян высокого качества большое значение имеет правильное проведение мероприятий по борьбе с грибными, бактериальными и вирусными болезнями растений и особенно теми из них, которые передаются через семенной материал.
Для сохранения посевных качеств семян и предотвращения передачи заболевания через семена их подвергают различным способам предпосевной обработки.
В настоящее время основной метод защиты семян от вредителей и болезней - использование химических препаратов (протравливание). Он позволяет снижать потенциальные потери урожая на 50…55%, что и определяет его преимущественное использование в системах защиты растений.
Однако из-за негативного влияния химических средств защиты на окружающую среду в настоящее время в качестве эффективной альтернативы данному методу разработаны технологии применения биопрепаратов на основе микроорганизмов.
Однако в практике сельского хозяйства широкому применению биопрепаратов препятствует отсутствие серийных машин для обработки семян, приспособленных для использования в них микробиологических препаратов.
Среди выпускаемых машин наиболее подходящим для использования в них микробиологических препаратов являются протравливатели барабанного типа, в которых распределение биопрепарата осуществляется при помощи форсунки, что не оказывает пагубного влияния на микроорганизмы. Однако качество их работы, оцениваемое коэффициентом покрытия поверхности семян препаратом, не превышает 70 %, что не соответствует агротребованием.
В этой связи модернизация барабанного протравливателя путем совершенствования и обоснования его конструктивно-технологических параметров, обеспечивающих качественное покрытие семян биопрепаратом и щадящее воздействие на микроорганизмы, является актуальной и практически значимой научной задачей.
Цель работы. Повышение качества покрытия семян биопрепаратом протравливателем барабанного типа путем совершенствования и обоснования его конструктивно-технологических параметров.
Объект исследования. Технологический процесс обработки семян в протравливателе с эксцентрично закрепленным барабаном.
Предмет исследования. Закономерности влияния конструктивно-технологических параметров протравливателя на качество обработки семян.
Методы исследований. В теоретических исследованиях использованы методы классической механики. Экспериментальные исследования выполнены с использованием стандартных и частных методик их проведения. Экспериментальные данные обработаны математической статистики на ЭВМ. Достоверность результатов теоретических исследований подтверждаются результатами лабораторно-полевых опытов.
Научная новизна.
1. Разработана математическая модель технологического процесса движения семян в барабанном протравливателе с учетом эксцентриситета барабана.
2. Теоретически и экспериментально обоснованы конструктивно-технологические параметры барабанного протравливателя, обеспечивающие повышение качества его работы.
Новизна технического решения предложенного протравливателя семян подтверждена патентами РФ на изобретения №2395953, №2409015 и на полезную модель № 87600.
Практическая ценность. Разработанный протравливатель с эксцентрично закрепленным барабаном позволяет более полно покрывать поверхности обрабатываемых семян биопрепаратом. Использование форсунки для распределения биопрепарата позволяет избежать угнетающего воздействия на живые микроорганизмы. Коэффициент покрытия семян биопрепаратом разработанным протравливателем доходит до 98%.
Внедрение результатов исследований. Опытные образцы барабанного протравливателя использовались для обработки семян на предпосевных работах в СПК «Дружба» Благовещенского района, СПК им. «XXII партсъезда» Илишевского района, КФХ «Куваш» Дюртюлинского района Республики Башкортостан в 2007-2010 гг.
Апробация результатов. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях Башкирского государственного аграрного университета и Челябинской государственной агроинженерной академии в 2008-2010 гг.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.
1. Математическое обоснование движения семян внутри эксцентрично закрепленного барабана.
2. Конструктивно-технологическое обоснование параметров барабанного протравливателя.
3. Результаты теоретических и лабораторно-полевых исследований эффективности применения предлагаемых решений.
Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 1 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получены патенты на изобретения №2395953, №2409015 и на полезную модель №87600. Общий объем опубликованных работ составляет 1,9 печатных листа, из них автору принадлежит 1,1 печатных листа.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков, 11 таблиц и приложения на 15 страницах.
Анализ существующих конструкций протравливателей семян
Протравливание семенного материала является основой для получения здоровых, дружных всходов [117]. В этой связи возникает необходимость рассмотрения имеющихся основных типов устройств для обработки сельскохозяйственных культур химическими препаратами с целью определения их влияния на процесс протравливания, и выделения устройств с лучшими технологическими свойствами.
Протравливатели классифицируют: по характеру работы, по способу нанесения препарата на семена, по конструкции основного рабочего органа. По характеру работы их разделяют на порционные и непрерывного действия. Все современные протравливатели, как правило, непрерывного действия. По способу нанесения препаратов на семена протравливатели разделяют на две группы: с перемешивающими устройствами и непосредственного нанесения на семена. По конструкции основного рабочего органа протравливатели с перемешивающими устройствами разделяют на шнековые и барабанные, а протравливатели непосредственного нанесения препаратов — на камерные и штанговые. Шнековые и камерные протравливатели считаются перспективными и получили широкое распространение: шнековые в связи с относительно небольшой их производительностью и простотой конструкции — в хозяйствах с небольшими площадями посевов-зерновых культур, камерные — для поточных линий семенных заводов, пунктов и крупных хозяйств [45, 121].
В настоящее время используются шнековые протравливатели семян, такие как ПСШ-3 (рисунок 1.2), ПСШ-5, ПСШ-7В, ПЄШ-10, ПНШ-5 «Господар», ПНШ-3 «Фермер», предназначенных для протравливания семян различных культур сухим, полусухим и мокрым способами [128, 107, 129].
Покрытие семян ядохимикатами в данных устройствах осуществляется за счет их перемешивания в смесительном шнеке, при помощи которого одновременно перемещаются к выходному раструбу, через который 1 - механизм передачи движения; 2 - электродвигатель; 3 - дозатор сухого ядохимиката; 4 - шнек-питатель; 5 - бункер для сухого ядохимиката; Некоторые хозяйства используют универсальный протравливатель ПУ-1,0 Б (рисунок 1.3), который предназначен для химического протравливания семян против головни зерновых культур, а также против болезней и вредителей других культур сухим, полусухим и мокрым способами.
Основными рабочими органами ПУ-1,0 Б являются зерновой бункер с механизмом подачи зерна в смесительную камеру, бункер для сухого порошкообразного ядохимиката с заслонкой для регулировки количества подаваемого яда, бак для раствора ядохимикатов с краном для регулировки подачи рабочей жидкости, смесительная камера с механической мешалкой и механизмом подачи. При этом привод машины ручной или от электродвигателя.
По многим данным основным недостатком шнековых протравливателей является низкое качество покрытия семян.
Для решения в некоторой степени данного недостатка сотрудниками Ульяновского ГАУ предлагается новый протравливатель семян (рисунок 1.4), суть которого состоит в том, что транспортирующий рабочий орган выполнен в виде гибкого спирального винта, распыливающий орган выполнен также в виде спирали, установленного в кожухе внутри транспортирующего рабочего органа со стороны заборной части. При этом их привод выполнен с регулируемой частотой вращения, причем частота вращения распыливающе-го органа значительно превышает частоту вращения транспортирующего рабочего органа, а длина кожуха распыливающего органа превышает длину заборной части транспортирующего рабочего органа [57].
В связи основным недостатком шнековых протравливателей в некоторых фермерских хозяйствах даже наблюдается их переход на протравливатели порционного действия ПС-5 [104]. При этом продолжительность перемешивания в данных устройствах достигает до 3 минут (рисунок 1.5).
Протравливатель семян ПС-5 Несмотря на простоту конструкций и быстроту обслуживания, обработка семенного материала шнековыми протравливателями все же не исключает возможности механических повреждений семян и небезопасна с экологической точки зрения. В настоящее время широкое распространение получили камерные протравливатели, которые намного превосходят по производительности шнеко-вые и барабанные протравливатели.
Одна из наиболее совершенных зарубежных машин этого типа - протравливатель «Гомпер» (ФРГ). В камере протравливания этой машины установлен конус для рассеивания семян, под которым смонтирован дисковый центробежный распылитель жидкого ядохимиката. Семена, поступая сверху под действием силы тяжести, сначала скользят по рассеивающему конусу, затем падают по всему периметру его основания. Жидкий ядохимикат поступает к центру быстро вращающегося (с частотой до 5000 мин"1 и более) рас-пыливающего диска и под действием центробежной силы распыливается до туманообразного состояния. Падающие семена, пролетая сквозь факел распыленного ядохимиката, покрываются им и падают на транспортер, который выносит их из протравливателя.
В.протравливателях камерного типа отечественных конструкций семена рассеивает вращающийся диск, а жидкий ядохимикат - чашеобразный распылитель с прорезями, который по сравнению с обычным дисковым распылителем обеспечивает более широкий и монодисперсный факел распыла. При такой конструкции семена падают не прямо сверху вниз, а по спиральной траектории, благодаря чему продолжительность нахождения в зоне факела распыла, а следовательно и контакта с ядохимикатом, увеличивается. И в том и в другом случае нанесение препарата на семена исчисляется долями секунды.
Наиболее совершенными с точки зрения равномерности нанесения протравителей являются камерные протравливатели ПС-10, ПС-10А, ПК-20 «Mobitox super».
Протравливатель семян универсальный ПС-10 (рисунок 1.6) предназначен для протравливания семян зерновых, зернобобовых и технических культур водными суспензиями пестицидов и пленкообразователей.
Цикл движения частицы внутри вращающегося барабана с проскальзыванием и без отрыва от поверхности
Установившийся цикл движения частицы внутри вращающегося барабана проявляется в трех переменных состояниях (рисунок 2.1): 4-1 -относительного покоя; 1-2; 3-4 — относительного движения по поверхности барабана; 2-3 - свободного движения. Практическое значение имеет состояние свободного движения частицы, когда происходит полный (по всей поверхности) контакт частицы с рабочей смесью. cost Рисунок 2.1- Фазы цикла движения материальной точки на поверхности барабана В свою очередь режим работы протравливателя характеризуется длиной траектории полета частицы в фазе свободного движения. Если при установившемся режиме длины траектории полета частицы подчиняются закону нормального распределения, то при нестационарном режиме никакой закономерности в распределении длин полета частиц не наблюдается. Очевидно, что при этом наиболее полно будет использоваться весь рабочий объем барабана протравливателя.
При исследовании таких установок, как правило, допускается, что движение сыпучего материала в барабане аналогично движению одной его частицы, принятой за материальную точку, а коэффициент трения скольжения принимается равным постоянной величине, которая соответствует среднему его значению на всем пути движения по поверхности [2].
Рассмотрим движение зерновки в промежутке 4-1 (рисунок 2.1), когда зерно покоится относительно стенки барабана, то есть движется без скольжения. На зерно (материальная точка М с массой т ) при этом действуют следующие силы (рисунок 2.2): Рисунок 2.2 - Схема сил, действующих на материальную точку М в состоянии 4-1 Fmp - сила трения зерновки о поверхность барабана, направленная по касательной к поверхности в сторону вращения барабана, Н Fmp=Ntgcp (2.1) где N - сила реакции опоры (стенки барабана), Н; tgq - коэффициент трения покоя зерна, который зависит от его вида и материала поверхности барабана; mg- сила тяжести, направленная по вертикали вниз, Н; F 6 - центростремительная сила инерции зерновки, возникающая вследствие вращательного движения барабана Ful = ma 26R6, (2.2) где со6 - угловая скорость вращения барабана, с"1; R6 - радиус барабана, м; F - центростремительная сила инерции зерна, возникающая вследствие вращательного движения кривошипа, Н FZ=ma lR3, (2.3) где о)э- угловая скорость вращения кривошипа, с"1; R3 - величина (радиус) кривошипа, м. Для построения математической модели движения зерновки в состоянии 4-1 принимаем систему координат Мхи My. Ось Мх направляем к центру барабана из точки М; ось My направляем касательно к окружности барабана в точке М по направлению вращения барабана. Относительно принятой системы отчета сумма всех сил, действующих на зерно М, равна нулю, следовательно, и проекции этих сил на оси Мхи My равны нулю YFM:N + mgcos(x-(O6t)-FZ-FZcos(e 9t-(ir-a 6t)) = 0, (2.4) YiFw:FmP + Fl MpJx -{тс-co6tx))-mgsm(7r-o6tx) = 0, (2.5) Выразим силу iV из уравнения (2.1) N = , (2.6) тр Подставив N из выражения (2.6) в уравнение (2.4) выразим F - - + mgcos( - eogt) - FJ6 - Fl cos(a)Dt -(тг- a 6t)) = 0 tg P Fmp = Fu6 + Fl cos(coj-(Я-co6t))tg(p-mgcosOr-a 6f)tgq . (2.7) Проанализируем уравнение (2.7) Для времени, когда t4 t t}справедливо выражение F% Ful + К cos(fl ,f -{я- co6t))tg p - mg cos(;r - co6t)tg(p , (2.8) где F ed - предельная сила трения, способная удержать зерновку на внутренней поверхности стенки барабана без скольжения. Условие, когда зерновка движется без скольжения, можно записать в следующей форме FT F P (2-9) С течением времени, т.е. с увеличением /, составляющая силы тяжести на оси Мх mgcos(7r-G)6t) будет увеличиваться вследствие увеличения угла co6t. Это приведет к тому, что в момент времени tx правая сторона неравенства (2.8) уменьшится до значения F d. Неравенство (2.8) примет вид КТ =F:6+FZcos(coJ-(7r-co6t))tg(p-mgcos -co6t)tg p , (2.10) Уравнение (2.10) характеризует положение зерновки в точке 1 (Рисунок 2.1), в момент времени, когда начинается проскальзывание зерновки относительно поверхности барабана. Уравнение (2.10) для момента времени /, принимает вид КРред + Ful sinK , -{я- co6tx)) - mg йп(я - a 6tx) - 0 (2.11) Выражаем F va уравнения (2.11): Kf =rngsm(x-(D6tx)-F m((Djx -{ -a 6tx)), (2.12) Приравняв правые стороны уравнений (2.10) и (2.12) получаем уравнение для определения времени tx Fu6 + К cos(fi 3f, - (я - o6tx ))tgq - mg СОБ(Я - co6tx )tgq = = mg sin(fl- - (o6t{) - F sin{(D3tx - (л- - (Q6tx); Fu6 +F1 cos( 0 , +а бЦ -7cyg p-mgGos F-a 6tdtg(p (2.13) - mgsmty - o)6tx )+F sm(fojtx + co6tx - я) = 0. Используя формулы приведения и упрощая уравнение (2.13) получим Кв - К cos(o ,f, + ад, ))tg(p + mg cos(ef, )tgq -- mg sin( V,) - F sin(9/, + ад) = 0 Подставляя выражения F n F из (2.2) и (2.3) в уравнение (2.14) и сократив обе части на т получим (o26R6tg(p - co;R3 сов(ад, + ад )fgp + g сов(ад ) gp - g s\n(a)6tx) - «э2Лэ sin(o)J] + ад) = 0 Уравнение (2.15) позволяет определить время /,, когда начинается проскальзывание зерновки относительно поверхности барабана. В свою очередь время t] позволяет определить угол co6t - насколько повернется барабан до начала скольжения зерновки, и угол coj - положение кривопшпа в момент начала скольжения зерновки.
Рассмотрим движение зерновки в промежутке 1-2, когда зерновка движется по поверхности барабана с проскальзыванием, но без отрыва от поверхности.
Отличительной особенностью поведения зерновки в промежутке 1-2 является то, что зерновка движется относительно поверхности барабана с отрицательным угловым ускорением є. Вследствие этого на зерновку дополнительно действует еще одна сила F 6 - касательная сила инерции зерновки относительно барабана, направленная по касательной к окружности поперечного сечения барабана по направлению вращения барабана, Н. Сила F 6выражается величиной Кб =msR6 . (2.16) л где є - угловое ускорение зерновки, с ;
Методика машинных экспериментов
Приведенные в главе 2 уравнения (2.15) и системы уравнений (2.30) и (2.40) позволяют определить требуемые для исследования величины //, t2, со и t3. Однако все шесть уравнений выражены относительно переменных t и со в неявном виде. Упрощение уравнений до явного вида не представляется возможным из-за их сложности. Решение неявных уравнений и их систем возможно в программе MathCAD.
Для решения уравнений, выраженных в неявном виде, используется функция root. Аргументами функции являются выражение и переменная, входящая в выражение. Ищется значение переменной, при котором выражение обращается в ноль. Например, root(f(t),t) возвращает значение t, при котором выражение или функция f(t) обращается в ноль. Оба аргумента этой функции должны быть скалярными. Функция возвращает скаляр. Первый ар 67
гумент есть либо функция, определенная где-либо в рабочем документе или выражение. Выражение должно возвращать скалярные значения.
Второй аргумент — имя переменной, которое используется в выражении. Эта та переменная, варьируя которую MathCAD будет пытаться обратить выражение в ноль. Этой переменной перед использованием функции root необходимо присвоить числовое значение. MathCAD использует его как начальное приближение при поиске корня.
Функция Find возвращает значения неизвестных, обращающих уравнения в верные тождества, т.е. возвращает точное значение системы уравнений или одного уравнения в частном случае. Для системы из п уравнений с п неизвестными решение возвращается в виде вектора, состоящего из п элементов. Порядок применения блока Given...Find следующий: 1. Всем неизвестным, входящим в систему, задается начальное приближение; 2. Печатается ключевое слово Given, которое указывает MathCAD, что далее следует система уравнений; 3. Задаются уравнения; 4. Применяется функция Find в составе какого-нибудь выражения. В качестве аргументов через запятую перечисляются имена входящих в систему переменных в том порядке, в котором должны быть расположены в ответе соответствующие им корни. Система уравнений (2.30), набранная в программе Mathcad с использованием блока Given...Find выглядит следующим образом (рисунок 3. 8):
Для проведения лабораторно - экспериментальных исследований в лаборатории кафедры «Сельскохозяйственные машины» Башкирского ГАУ нами были изготовлены экспериментальные установки (рисунок 3.10 — 3.11),
На рисунке 3.10 представлена комплексная установка для визуальной оценки влияния эксцентричного закрепления барабана на движения семян при его вращении и снятия экспериментальных данных. — барабан; 2 - кривошип; 3 — привод кривошипа; 4 — привод барабана; 5 — пружина; 6 —колесо с резиновым покрытием; 7 — резиновая лента; 8 - частотный преобразователь; 9 — видеокамера фирмы Sony
Лабораторная установка Для исследования влияния конструктивно-технологических параметров протравливателя с эксцентрично закрепленным барабаном на полноту и равномерность покрытия поверхности семян зерновых культур были разработаны экспериментальные установки ПСБ-1,5 и ПСБ-4 (рисунок 3.12-3.13).
Экспериментальная установка для предпосевной обработки семян содержит цилиндрический барабан 1 с приводом вращения 2, установленный на оси 3. С одного конца барабана 1 расположен загрузочный бункер 4 с регулятором подачи 5 обрабатываемого материала, с другого выгрузной лоток 6. Для подачи рабочей жидкости внутри барабана 1 со стороны загрузочного бункера 4 установлены распылители 7. Ось 3 барабана 1 со стороны загрузочного бункера 4 установлена на сферической опоре 8, а со стороны выгрузного лотка 6, на кривошипе 9 с изменяемым радиусом R и приводом вращения 10.
Данная экспериментальная установка для предпосевной обработки работает следующим образом.
Семенной материал из загрузочного бункера 4 через регулятор подачи 5 подается внутрь установленного на оси 3, вращающегося посредством привода 2, цилиндрического барабана 1. Рабочая жидкость, поданная распылителями 7 в виде аэрозоля во внутренний объем барабана 1, обволакивает семенной материал при его падении с определенного угла подъема, который зависит от кинематического режима вращения барабана 1. По мере продвижения зерна по длине барабана, меняется кинематический режим вследствие того, что ось 3 барабана со стороны загрузочного бункера 4 установлена на сферической опоре 8, а со стороны выгрузного лотка 6, на кривошипе 9 с приводом вращения 10.
Во время проведения опытов были изъяты образцы обработанного материала при изменении радиуса эксцентриситета барабана в пределах RD=0...0,051M, С шагом AR3=0,003M. ДЛЯ каждого значения R3 были изъяты по три образца с последующей их обработкой с целью определения равномерности покрытия семян методом графического анализа.
Определение оптимального значения радиуса кривошипа
Исходя из критериев, изложенных в разделе 4.1.1.3 главы IV, в качестве оптимального значения радиуса кривошипа принимаем R3 = 0,03м. Из графика зависимости ЕД? = /(ДЭ) видно, что дальнейшее увеличение радиуса кривошипа не приводит к увеличению суммарного накопленного времени полета зерновки. Интервал (амплитуда) AT при увеличении радиуса кривошипа продолжает расти, но растет и вибрация установки, и доля поврежденных от удара семян.
Для определения оптимальной угловой скорости кривошипа воспользуемся методом, аналогичным методу определения величины кривошипа. Задаемся рядом значений юэ, для каждого из которых определяем ряд значений At. Исследуем этот ряд, т.е. определяем суммарное накопленное время полета А ; определяем интервал значений At: AT = Atmax-Atmm. По полученным значениям строим графики зависимостей At =/(а)0)и Л71 = /(сОэ) , по которым определяем оптимальное значение угловой скорости кривошипа
При задании ряда значений соэ пользуемся данными практических исследований, проведенных на кафедре СХМ БГАУ. Исследования показали, что оптимальное значение шэ лежит в пределах юэ=4...8 с"1. Исходя из этого, задаемся рядом сйэ=2; 4; 6; 8 с" . Имеет смысл также использовать отрицательные значения юэ, т.е. когда кривошип вращается противоположно вращению барабана. Принимаем ряд юэ=-8; -6; -4; -2; 2; 4; 6; 8 с" 4.1.2.3 Задание ряда значений t.
При определении оптимального значения юэ полный цикл оборота кривошипа является переменной величиной для различных значений юэ. Поэтому, для исследования принимаем ряд значений t из интервала, соответствующего полному обороту кривошипа при минимальном значении величины соэ, т.е. при 0)3=2 с" . Время оборота определится из выражения: 2п In /= —= — = п = 3,14 С. соо 2 Очевидно, что за время =3.14 с количество циклов (оборотов) для случая соэ=8 с"1 составит: Исходя из этого, для большей точности расчетов делим время /=3,14 с. не на 29, а на 40 участков и количеством точек п=41. Определяем ряд с шагом: / 3 14 / = J- = ±_I = 0.0785 с; 40 40 t=0; 0,0785; 0,1570;...; 3,14 с
Для каждого значения соэ составляем таблицу (таблица 4.4), куда заносим результаты расчетов tb t2, со, t3 и At для ряда значений t=0; 0,0785; 0,1570;...; 3,14 с. По полученным значениям At строим графики зависимостей At = f(t) (рисунок 4.4). Таблица 4.4 Данные исследований при R3=0,027 м; R{f=0,25 м; 056=6,3
По полученным данным At строим график зависимости At=f(t) (рисунок 4.5). Видно, что график представляет собой наклоненную влево синусоиду. Период синусоиды равен времени оборота кривошипа. Гл
По графику из рисунка 4.7 видно, что суммарное накопленное время полета зерновки растет с ростом модуля угловой скорости вращения кривошипа до соэ бс"1 и падает при дальнейшем его увеличении, причем рост EAt при отрицательных значениях соэ запаздывает. Это говорит о том, что при одинаковом значении модуля угловой скорости эксцентриситета более приемлемым является выбор направления вращения кривошипа, совпадающего с направлением вращения барабана. Это же объясняет наклон синусоиды 101 графика зависимости At=f(t) (рисунок 4.5) и смену наклона синусоиды при перемене направления вращения кривошипа.
График зависимости AT=f(co3) (рисунок 4.8) в целом повторяет поведение графика зависимости HAt=f(co3). График AT=f(co3) имеет максимальные значения при значениях угловой скорости шэ=-6 с"1 и соэ=6 с"1. Видно, что угловая скорость вращения кривошипа имеет оптимальные значения при значениях, близких по модулю к угловой скорости вращения барабана.
Исходя из этого, принимаем оптимальное значение угловой скорости кривошипа соэ=6 с"1. Для определения влияния конструктивно-технологических параметров (радиус и угловая скорость кривошипа) на качество обработки семян, нами были проведены экспериментальные исследования по методике описанное в пункте 3.6. Факторы, интервалы и уровни варьирования представлены в таблице 4.6.
Для проверки адекватности разработанной модели нами были проведены экспериментальные опыты по влиянию оптимизирующих параметров на суммарное время полета зерновки.
По полученным данным был построен график зависимости суммарного накопленного времени полета зерновки от радиуса кривошипа (рисунок 4.9).
Как видно из рисунка экспериментальные значения суммарного накопленного времени немного меньше по сравнению с теоретическими значениями.
Результаты, полученные экспериментальным путем, лежат в доверительной зоне от теоретических значений. При этом по критерию Фишера, уровень значимости составляет 0,95, что доказывает адекватность процесса движения зерна внутри эксцентрично закрепленного барабана.
Во время проведения лабораторных и лабораторно-полевых опытов для определения равномерности покрытия семян нами применялся метод, рассмотренный в главе III. После начала обработки семян (препаратом раксил, имеющим красный цвет) были сделаны отборы проб по известной методике. Пробы были уложены в чаши Петри и сфотографированы цифровым фотоаппаратом, закрепленным на штативе. Полученные изображения были загружены в Notebook, с последующей.обработкой в программе Photoshop. Обработка рисунка сводится к тому, чтобы определить уровень серого в скопированном изображении. Уровень серого (среднее значение серого) в изображении определяется значением от 0 до 255, при этом 0 соответствует черному цвету, 255-белому. Для оценки уровня красного цвета принимаем шкалу по формуле: П„= (К2-КІ)/ (К2-К,) Ю0%, [%] (4.5) где Пн— процент насыщения цветом, К2 - уровень серого для необработанного образца зерна, К; - уровень серого для рассматриваемого образца зерна, Кі - уровень серого градуировочного листа (лист с естественным цветом используемого препарата). Значения К] и К2 зависят от множества факторов: освещенность, расстояние от фотоаппарата до образца, запыленность помещения и т.д. Во время проведения лабораторно и лабораторно-полевых опытов в СПК «Дружба»
Благовещенского района РБ, СПК « им. XXII партсъезда» Илишевского района РБ были определены следующие значения: Кі=74,02, К2=214,57.
Исследования проводились в следующем порядке. С целью определения оптимального значения радиуса кривошипа были сняты по три образца обработанного материала для ряда значений Яэ=0,003...0,051 м с шагом 0,003м. Для каждого образца была сделана фотография и определен уровень серого Kj (таблица 4.6).
