Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние технологии и технических средств очистки зерна продовольствнного назначения 9
1.1 Текущее состояние и перспективы увеличения производства зерна 9
1.2 Существующие технологии и основные технические средства для очистки зерна 13
1.3 Опыт эксплуатации предприятий по очистке продовольственного зерна пшеницы 22
1.4 Основные направления интенсификации процессов очистки зерна 29
1.5 Цели и задачи исследований 32
2 Моделирование процесса функционирования отделений первичной очистки зерна в зерноочистительном агрегате 35
2.1 Математическая модель процесса функционирования зерноочистительного агрегата по последовательной схеме 35
2.2 Математическая модель процесса функционирования зерноочистительного агрегата по фракционной схеме 44
2.3 Оценка адекватности математических моделей 53
2.4 Оценка технологических показателей функционирования зерноочистительного агрегата при первичной очистке зернового материала по последовательным схемам 57
2.5 Анализ фракционной технологии функционирования зерноочистительного агрегата с различными структурами 71
2.6 Выводы 76
3 Параметрическая и структурная оптимизация отделения очистки зерноочистительного агрегата 79
3.1 Цель, задачи и критерии оценки эффективности функционирования зерноочистительного агрегата 79
3.2 Варианты функциональных схем зерноочистительного агрегата... 80
3.3. Результаты параметрической и структурной оптимизации отделения очистки зерноочистительного агрегата 87
3.4. Экономический анализ функционирования зерноочистительного агрегата 100
3.5 Выводы 106
4 Экспериментальная оценка функционирования зерноочистительного агрегата 110
4.1 Цель и задачи экспериментальных исследований 110
4.2 Экспериментальный зерноочистительный агрегат, цель, задачи и методика проведения эксперимента 110
4.3 Статистическая оценка необходимого числа повторностей опытов 113
4.4 Технологические свойства исходного зернового материала 117
4.5 Описание вариантов технологических схем функционирования экспериментального зерноочистительного агрегата 117
4.6 Результаты экспериментальных исследований 122
4.7 Экономическая оценка эффективности процесса очистки зерна продовольственного назначения экспериментальным зерноочистительным агрегатом при реализации в нём различных функциональных схем 141
4.8 Выводы 148
Основные результаты и выводы 150
Список использованных источников 154
Приложения 163
- Существующие технологии и основные технические средства для очистки зерна
- Математическая модель процесса функционирования зерноочистительного агрегата по фракционной схеме
- Экономический анализ функционирования зерноочистительного агрегата
- Экспериментальный зерноочистительный агрегат, цель, задачи и методика проведения эксперимента
Введение к работе
Актуальность темы. Существующая поточная технология очистки продовольственного зерна с наличием трудноотделимых примесей, базируемая на традиционной очистке и последующем триеровании имеет один большой недостаток: низкую, по сравнению с воздушно-решётными машинами, производительность триерных блоков. Увеличение производительности современных триерных блоков в агрегатах возможно лишь при их работе но параллельной схеме, либо при увеличении количества самих триерных блоков, что увеличивает их металлоёмкость и энергоёмкость и не существенно повышает их удельные показатели функционирования. Эта проблема является так называемым «узким» местом в технологии очистки продовольственного зерна.
В связи с этим, обоснование рациональной структуры отделения очистки, способного реализовывать фракционные технологии очистки зерна продовольственного назначения, используемого при функционировании зерноочистительного агрегата (ЗОА), включающее воздушно-решётные зерноочистительные машины (ВРЗОМ) и триерные блоки является актуальной задачей.
Работа выполнена на основании целевой программы «Развитие потенциала высшей школой», НИР Федерального агентства по образованию тема «Исследование закономерностей кластеризации компонентов гетерогенных сыпучих сред под воздействием механической и электромагнитной энергий».
Цель исследований - совершенствование процесса сепарации зернового материала в отделении очистки агрегата, включающего воздушно-решётные зерноочистительные машины и триерные блоки, с внедрением фракционной схемы их функционирования при варьировании условий поточной обработки, технологических свойств зернового материала; выявление закономерностей его функционирования путём моделирования процессов системной сепарации зерна, параметрической и структурной оптимизации отделения очистки зерноочистительного агрегата.
Объект исследования - технологическое отделение первичной очистки зерна продовольственного назначения зерноочистительного агрегата, технологический процесс сепарации зерна продовольственного назначения, основанный на фракционировании.
Предмет исследований - закономерности процесса сепарации зернового материала в отделении очистки зерноочистительного агрегата с реализацией последовательной и фракционной схем его функционирования.
Научная гипотеза: рост эффективности очистки зерна продовольственного назначения в зерноочистительном агрегате возможен за счёт фракционирования зернового материала в воздушно-решётной зерноочистительной машине с последующей доочисткой мелкой зерновой фракции в триерных блоках с последовательной или параллельной загрузкой триерных цилиндров.
Научная новизна; адаптированы стохастические квазистатичньте математические модели системной сепарации зерновых материалов в отделении очистки зерноочистительного агрегата для последовательных и фракционных схем его функционирования с учетом задаваемой плотности распределения подачи зернового материала по ширине рабочих органов и по высоте на решётные ярусы. Выявлена рациональная совокупность операций и рабочих элементов, формирующих рациональные структуры зерноочистительного агрегата для очистки зерна продовольственного назначения, включающего воздушно-решётную зерноочистительную машину -фракционер и триерный блок с раздельной загрузкой «длинной» и «короткой» зерновых фракций в овсюжные и кукольные триерные цилиндры, при
широкой вариации вектора F входных и А управляющих воздействий.
Установлены новые закономерности изменения технологических и экономических показателей функционирования отдельных элементов и всего технологического отделения очистки зерна продовольственного назначения в агрегате при вариации частных технологических операций и величины подач исходного зернового материала.
Практическая значимость и реализация. Адаптированные математические модели и методика анализа позволяют на проектной стадии проводить параметрический и структурный синтез, многомерный анализ функционирования отделения очистки зерноочистительного агрегата с использованием воздушно-решётной машины, как фракционера зернового материала.
Выявлена и обоснована рациональная структура отделения зерноочистительного агрегата с воздушно-решётной зерноочистительной машиной - фракционером зернового материала и триерным блоком с последовательной и параллельной загрузкой зерна в триерные цилиндры. Параметрической и структурной оптимизацией определены его рациональные структуры. Реализован и функционирует опытный образец агрегата.
Результаты НИР внедрены в ООО «Деметра» и переданы в ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии
Апробация работы: основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях профессор-
ско-преподавательского состава Донского государственного технического университета 2004-20Югг, VIII Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем 2007г., научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения» ВЦ «ВертолЭкспо» (Ростов-на-Дону) 26-29 марта 2008г, 5-й Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии - основа эффективного развития АПК России» (Зерноград) 27-28 мая 2010г., в ГНУ Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Росссльхозакадемии, г. Зерноград.
Публикация результатов: основные положения и результаты исследований опубликованы в 11 печатных работах, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК. На защиту выносятся:
адаптированные математические модели последовательной и фракционных технологий очистки зерна в агрегатах;
моделирование процесса сепарации в отделении очистки зерноочистительного агрегата, функционирующего по фракционной технологии;
параметрическая и структурная оптимизация технологического отделения очистки зерна продовольственного назначения зерноочистительного агрегата, функционирующего по различным схемам;
результаты функциональных испытаний экспериментального отделения очистки зерна продовольственного назначения, состоящего из воздушно-решётной машины и триерного блока, функционирующего по различным схемам;
новые закономерности функционирования триерных блоков и воздушно-решётных зерноочистительных машин и всего отделения очистки зерноочистительного агрегата, функционирующего по фракционной технологии.
Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 83 наименований и приложения. Работа изложена на 162 страницах, содержит 70 рисунков и 12 таблиц.
Существующие технологии и основные технические средства для очистки зерна
В настоящее время увеличение производства зерна в нашей стране является актуальной задачей, которая вызывает необходимость повышения, как производительности зерноочистительной техники, так и качества очистки и сортирования продовольственного зерна.
Рабочие органы существующих зерноочистительных машин применяются не одно столетие. Основные факторы и параметры, влияющие на производительность и качество работы этих рабочих органов, всесторонне исследованы. Выявленные оптимальные их параметры и режимы работы реализованы при создании существующей зерноочистительной техники. Вышеизложенное позволяет утверждать, что производительность зерноочистительных машин с традиционными сепарирующими рабочими органами может быть повышена в основном за счёт увеличения их размеров. Однако этот путь не всегда эффективен, так как приводит к нарушению оптимальных технологических режимов работы, увеличению удельной материалоёмкости и к другим отрицательным последствиям. Дальнейшее повышение производительности зерноочистительных машин возможно за счёт интенсификации процессов сепарации зернового материала и применения новых технологий.
В хозяйствах в основном применяют две технологии обработки зернового материала: поточную (поточно-периодическую, в зонах повышенного увлажнения) и периодическую с применением отдельных машин, преимущественно передвижных или агрегатов из них комплектуемых. Как правило, последняя технология реализуется на открытых и реже закрытых навесами площадках, что приводит к большим затратам ручного труда.
Технология послеуборочной обработки продовольственного зерна включает в себя основные варианты поточных линий [40] (Рис. 1.5).
Поточная технология очистки продовольственного зерна, традиционно используемая в сельском хозяйстве, предусматривает последовательный пропуск всего обрабатываемого материала через комплект зерноочистительных машин, на каждой из которых выделяются те или иные примеси. При этом основное зерно культуры подвергается многократным воздействиям рабочих органов (питающих, сепарирующих и транспортирующих устройств). Такая технология очистки обусловливает повышенное дробление и травмирование зерна, а также необходимость комплектования поточной линии машинами примерно одинаковой производительности [4].
Применяемые в производстве поточные линии для обработки продовольственного зерна и семян, основанные на строго последовательном выделении примесей из исходного потока сложными зерноочистительными машинами, по экспериментальным данным [53,57,69], в процессе очистки и сортирования продовольственного зерна и семян в зависимости от условий обработки повреждается до 60-70% полноценного зерна, около 50% повреждений приходится на транспортирующие органы, 10-15% - на зерноочистительное и сушильное оборудование. Микроповреждения, полученные в результате обработки (сепарации) зерна, являются благоприятной средой для размножения бактерий, кроме того нарушается целостность наружной оболочки зерна, являющейся природной защитой от микроорганизмов( таких как твердой головки, фузариоза, пыльной головки и т.д.).
Исходя из этого, в процессе уборки и послеуборочной обработки зерна необходимо стремиться к минимальному уровню повреждений и травмирования зернового материала.
Эффективность работы поточно-технологических линий зависит не только от количества машин и их производительности, но и от ряда других факторов, таких как совершенность конструкции машин, технологичность расстановки машин, научно обоснованный выбор режимов работы с последующим поддержанием этого оптимума и т.д.
Выбор рациональной технологии обработки, оптимальное регулирование машин поточно-технологической линии при правильной начальной настройке в значительной мере зависят от физико-механических свойств основного продукта и его засорителей. К физико-механическим свойствам относятся показатели, которые широко используются практикой, а именно: размеры и форма зёрен, масса (вес) 1000 зёрен, характер поверхности, сыпучесть и др.
При очистке продовольственного зерна наличие примесей в нём выше допустимых норм делает невозможным использование его для переработки в муку и крупу, так как это приводит к ухудшению качества готовой продукции. Поэтому продовольственное зерно очищают от разных примесей. Примеси могут состоять: из поврежденных, дефектных и проросших зёрен основной культуры; из индифферентного (мёртвого) сора минерального и органического происхождения (комочки земли, песок, камешки, шлак, части стеблей, листья, стержни колосьев, полова); из живого сора (семена сорных растений, семена вредных растений, живые насекомые - вредители, их куколки и личинки).
Большинство примесей отличается от зерна основной культуры значительной гигроскопичностью и большей жизнеспособностью. Интенсивность дыхания семян многих сорных растений значительно выше, чем зерновок основной культуры. Поэтому задача очистки зерна — как можно быстрее удалить из свежеубранного зерна примеси органического происхождения и особенно вегетативные примеси (части стеблей, листья, стержни колосьев, полова), что весьма важно для сохранения зерна от порчи.
Технология обработки зернового вороха включает следующие основные операции: приём; предварительную его очистку; временное хранение зерна до сушки; сушку и охлаждение; очистку до необходимой кондиции; сбор и хранение основного и побочного продукта.
В зависимости от назначения зерна, его состояния и применяемой техники эти операции могут объединяться, некоторые меняться местами.
Вентилируемые бункера, установленные в отделении приёма после машин предварительной очистки, позволяют не только принять максимальное количество зерна, но и дают возможность использовать сушилку независимо от его поступления. При этом она включается в работу только после накопления определённой партии, обеспечивающей возможность её использования в установившемся режиме.
Математическая модель процесса функционирования зерноочистительного агрегата по фракционной схеме
Постановка задачи: адаптация стохастической функциональной математической модели [30] и моделирование процесса сепарации зерна по фракционным схемам в зерноочистительном агрегате (ЗОА), выявление закономерностей изменения технологических показателей первичной очистки зерна пшеницы в агрегате с различной структурой от изменений технологических свойств и подачи исходного зернового материала в агрегат. Методы исследования: аналитические методы построения функциональной модели, моделирование на ЭВМ процессов функционирования зерноочистительного агрегата с различной структурой, многомерный анализ и параметрический синтез системы элементов в агрегате. Математическую модель процесса функционирования зерноочистительного агрегата (ЗОА) (Рис. 2.3), как замкнутой квазистатичной системы с заданной к м -ой функциональной схемой, в общем виде записана [30] Здесь F = F30A - вектор входных воздействий на принятую в (30А) систему операций (Рис. 2.3), где Q - подача зернового материала в ЗОА; ctj,w - содержание в исходном материале j-ых компонентов, их влажность; М (b ,- ), а \Ь ,) математические ожидания и дисперсии размеров признаков разделения j-ых компонентов; iQ(B)- плотность вероятности распределения подачи Q зернового материала по ширине
В рабочих органов зерноочистительных машин в ЗОА. Д - векторы управляющих факторов элементов системы, обеспечивающих ее функционирование (Аврм - воздушно-решетной машины , Ас -скельператора, Апс - пневмосепаратора, Арм - решетного модуля, АТБ - триерного блока) (Рис. 2.3), где Bnf,hnf - ширина и глубина пневмосепараторов ВРЗОМ; Vef - рабочая скорость воздушного потока; плотность вероятностей распределения подачи fq(Bn) зернового материала и воздушного потока fv(Bn) по ширине Вп пневмосепаратора; Pcx(Pj) - функциональные схемы решетных модулей; плотности вероятности распределения зернового материала по решетным ярусам fQX(H) и по ширине решет fQX(B) в решетных модулях зерноочистительной машине ОЗС- 50/25/10; К {х) - функциональная схема и параметры ВРЗОМ. Дс, Вс, пс- диаметр, ширина и частота вращения скельператора; Г, Б, dn - ширина, длина отверстий и диаметр проволоки скельператора. а, р, R, п- угол наклона, направленность, амплитуда и частота колебаний решет; Т„ 11э В;, Ьг тип і-го решета, его длина, ширина, размеры отверстий; КМ(Х)- функциональная схема решетного модуля. Д, L, пТц -соответственно диаметр, длина и частота вращения триерных цилиндров, атц - угол наклона премного лотка, Кбт(х)- функциональная схема триерных блоков. Здесь х - набор технологических операций из G,(x,u) множества, реализуемых в Км функциональной схеме ЗОА. Gs[KSKf(x),TSM(x)] -математическая модель, определяющая показатели технологического процесса в ЗОА, для принятой Kg (х)-ой его схемы.
Выходные показатели функционирования ВРЗОМ (входные для триерных блоков) определяются вектором BBFM и всего агрегата ВЗОА, независимые аргументы которого случайные в вероятностно-статистическом смысле величины (см. Рис. 2.3), где Еф - критерий эффективности реализации технологического процесса в ВРЗОМ или в ЗОА [47]; є,. - полнота выделения из зернового материала отделяемых j OJ/J ых компонентов, 83і,д3 - потери зерна на xi операции и общие; QO QA QOK " массы выхода очищенного зерна, фуражных отходов и отходов разных категорий; содержание Ъ. . j-ых компонентов, находящихся в зерновом материале после реализации хг -ой операции; масса О всех компонентов, выделенных из зернового материала после реализации xi -ой операции; содержание j-ro компонента в массе ь. очищаемого материала и в выделяемых фракциях Ъ. .; полнота прохода sbixi J"r0 компонента в очищаемый зерновой материал после выполнения xi -ой операции. Обоснуем математическую модель СЖ Ах),Т Лх)\ ЗОА. В соответствии с принципиальной схемой рассматриваемого варианта (Рис. 2.3) ЗОА содержит зерноочистительную машину типа ОЗС-50/25/10 и один или два триерных блока (ТБ) с известными функциональными связями между частными технологическими операциями (см. Рис. 2.3), определяющими фракционную технологию очистки зернового материала [47]. Для этих условий построена математическая модель [34]. Полнота выхода ,. j-ro компонента исходного зернового материала в очищенную в ЗОА фракцию зерна где є,. ,є,. .,. 9 - полнота выхода j-ro компонента зернового материала (j=l,2,...,b) в очищенную скельператором, пневмосепаратором ПС №1 и ПС №2 фракции зерна; є 2 є -п-г " полнота прохода j-ro компонента через первые (01), вторые (02) и третьи (03) решёта, обобщённая по четырём ярусам; Р — вероятности поступления зернового материала, прошедшего через четыре фракционных решета Qn\TQn2TQn3TQnA2 В каждый с "ый триерный блок (с=1,2,...,т). Полнота выделения в агрегате из исходного зернового материала сорных (j=n...m) (сход со скельператора Q , сход с третьих решёт Qcx\yQcx2yQcxZyQcxK ярусов, проход первых решёт QnlvQnlvQn3VQnAl выделение лёгкой фракции в ПС №1 и ПС №2 - Q, „Q, 2)8Ъс зерновых (]—г...е) (выходы из ТБ№1 Qj,3n\ и из ТБ№2 Q, 2)е, примесей
Экономический анализ функционирования зерноочистительного агрегата
Структурно-параметрический синтез ставит и решает задачи, решаемые методами системного анализа и синтеза, по обоснованию и разработке эффективности новых эффективных методов многооперационного воздействия на материалы, среды, разработке перспективных структур и образцов техники и комплексов машин, анализу взаимодействия различного оборудования и комплексов при реализации технологических процессов и с окружающей средой и др., используя методы моделирования. Структурный синтез определяет структуры, объёмы - перечень типов элементов, составляющих объект, и способа связи элементов между собой в составе объекта. Цель - выявить новые закономерности функционирования рассматриваемых вариантов подсистем частных технологических операций зерноочистительного агрегата и обосновать его рациональную подсистему технологических операций, структуру и основные параметры технического оборудования, обеспечивающие качественную очистку зернового материала с минимизацией эксплуатационных затрат[29]. Задачи: 1. На основании результатов исследований, априорной информации предложить варианты функциональных схем зерноочистительного агрегата, как замкнутых систем взаимосвязанных частных технологических операций. 2. Адаптировать математическую модель процессов функционирования зерноочистительного агрегата как выделенных различных замкнутых квазистатичных систем частных технологических операций, формирующих различные функциональные схемы. 3. Разработать алгоритм и программу ЭВМ для параметрической оптимизации (синтеза) зерноочистительного агрегата с различными выбранными функциональными схемами, и техническими средствами для их реализации. 4. На основе сравнения показателей эффективности функционирования различных рассматриваемых функциональных схем и технических средств для их реализации в зерноочистительном агрегате выбрать рациональную схему и оборудование (структурный синтез).
Критерием оптимальности оптимизируемых систем при известных или прогнозируемых технико-экономических показателях их элементов (машины, рабочие органы) и системы в целом могут быть критерий Еф [30] эффективности реализации технологического процесса (параметрическая оптимизация), приведенные затраты Зпр и прибыль Пр на очистку единицы массы и всего зернового материала, очищаемого за агросрок, определяемые по показателям функционирования агрегата и нормативным экономическим показателям (структурная оптимизация). Такой подход позволяет сформулировать целевую функцию -минимизация приведенных затрат на очистку зернового материала в агрегате при обеспечении выделения из него «деловых» фракций (зерно, фуражные и другие отходы) с заданными технологическими ограничениями на их качество [29].
При выборе оптимальной структуры ЗОА, необходимо учитывать, что существующие зерноочистительные агрегаты существенно снижают эффективность функционирования при очистке зерна продовольственного назначения, когда в составе исходного зернового материала присутствуют трудноотделимые примеси, а при повышении подачи Q зернового материала в агрегат, триерные блоки ограничивают общую производительность зерноочистительного агрегата уровнем собственной невысокой производительности. Для роста качества очистки и увеличения производительности зерноочистительного агрегата прибегают к использованию параллельно работающих триерных блоков, что естественно приводит к существенному повышению металлоёмкости, энергоёмкости и росту приведенных затрат на очистку зерна (см. раздел 3.4). Использование фракционных функциональных схем при очистке зерна продовольственного назначения (Рис. П 1.4 -П 1.7), когда в составе исходного зернового материала присутствуют легко отделяемые и трудноотделимые примеси, позволяет повысить качество очищенного зерна при минимизации приведенных затрат на его очистку.
Для получения полной информации, необходимо рассмотреть известные варианты структуры ЗОА с последовательной схемой функционирования (Рис П 1.1-П 1.3, приложение П 1, схемы №1-3), а также фракционные (см. граф рис 3.1, табл. 3.1) с раздельным вводом фракции только на кукольные триерные цилиндры (Рис П 1.4, П 1.5, приложение П 1, схемы №4,5) и с раздельным вводом зерновых фракций, как на кукольные, так и на овсюжные триерные цилиндры (Рис П 1.6,П 1.7, приложение П 1, схемы №6,7) варианты структуры ЗОА. Предлагаются к рассмотрению следующие основные компоновки структуры функциональных схем ЗОА.
Схема №1, последовательная, состоит из нории НПЗ-25, подающей исходный зерновой материал и зерноочистительной машины ОЗС-50/25/10. Решёта в ярусах, например, для пшеницы, имеют размеры отверстий: первое решето 1,7мм; второе - 2,0мм; третье - о 3,4мм (Рис. П 1.1). Схема №2, последовательная, состоит из двух норий НПЗ-25, зерноочистительной машины ОЗС-50/25/10 (ярусы решёт имеют размеры отверстий: первое решето 1,7мм; второе — 2,0мм; третье — D 3,4мм) и триерного блока ЗАВ 10.90000 (стандартной комплектации: овсюжные цилиндры размер ячеек 8,5мм; кукольные цилиндры размер ячеек 5мм) (Рис. П 1.2).
Схема №3, последовательная состоит из двух норий НПЗ-25, зерноочистительной машины ОЗС-50/25/10 и двух триерных блоков ЗАВ 10.90000, работающих по параллельной схеме (стандартной комплектации: овсюжные цилиндры размер ячеек 8,5мм; кукольные цилиндры размер ячеек 5мм). Ярусы решёт ВРЗОМ ОЗС-50/25/10 имеют размеры отверстий: первое решето 1,7; второе — 2,0; третье — 3,4 (Рис. П 1.3).
Экспериментальный зерноочистительный агрегат, цель, задачи и методика проведения эксперимента
Конструирование, изготовление ЭЗОА (см. Рис. 4.1-4.2, П 2.1, П 2.2) и проведение экспериментальных исследований осуществлялось на базе зерноперерабатывающего предприятия ООО «Деметра», Аксайского района, в период 11.06.2008 по 20.08.2010 года. ЭЗОА был разработан и изготовлен для реализации технологии последовательных (Рис. 4.5) и фракционных (Рис.4.4 - 4.6) технологий очистки зерна продовольственного назначения с выявленной теоретической оптимизацией рациональной идеологией фракционной технологии очистки зерна.
Испытания ЭЗОА проводились в соответствии с ОСТ 70.10.2-83 [79], в режиме первичной очистки, по трем технологическим схемам (одна простая последовательная и две фракционные, см. рис. 4.9-4.11, соответственно). Отбор проб и выделение репрезентативных навесок проводились в соответствии с ГОСТ 12036-85, 13586.3-83 [76.77]. Исследование репрезентативных навесок проводилось по известным методикам [31,74] на базе лаборатории сепарации кафедры «СХМ и О», ДГТУ. Повторность опытов трехкратная (см. раздел 4.3). Вычислялись по известным методикам [30] содержание j-ro компонента (Aj), чистота очищенного материала (А), содержание сорных (Впс) и зерновых (Впз) примесей в очищенном зерне пшеницы, потери зерна пшеницы в неиспользуемые отходы (Пно), выход зерна пшеницы в используемые отходы (Вио).
Средняя квадратическая (стандартная) ошибка выборки зависит от объёма выборки и степени вариации случайной величины в генеральной совокупности. Уменьшение стандартной ошибки выборки, а следовательно, увеличение точности оценки, всегда связано с увеличением объёма выборки. В этой связи уже на стадии организации выборочного наблюдения приходится решать вопрос о том, каков должен быть объём выборочной совокупности, чтобы была обеспечена требуемая точность результатов наблюдений [31].
Поставлена задача оценить необходимое число повторностей опыта, обеспечивающих относительную случайную ошибку показателей сепарации не более 8-10%. Методика оценки числа повторностей п опыта известна [31]. На лабораторной установке кафедры «СХМ и О» (ДГТУ) для оценки величины дисперсии сг,2 были проведены 3 повторности опыта (сепарации зернового материала по длине плоских решёт с прямоугольными отверстиями с шириной отверстий 1,7 мм). Результаты выделения из зернового материала щуплого зерна представлены в таблице 4.2.
Анализ полученных результатов (критерий Пирсона) позволяет считать плотность вероятности распределения случайной величины Епр, в выборке близкой к нормальному. Просеваимость щуплого зерна через плоское решето с шириной прямоугольных отверстий 1,7 мм вычислим по формуле
Изменение относительной ошибки 8Вт полноты просеивания щуплого зерна и мелкого дроблёного зерна на плоском решете длиной 790 мм с шириной прямоугольных отверстий 1,7 мм в зависимости от числа п повторности опыта
Анализируя полученные результаты можно заключить, что для проведения эксперимента по выделению зерновых примесей из зернового материала на решете длиной 790 мм в процессе сепарации с доверительной вероятностью 0,95 и уровнем значимости 0,05 с относительной ошибкой 8-10% необходимо проводить 3 повторности каждого опыта. В качестве исходного зернового материала взята яровая пшеница (сорт «Зерноградская 11 »), поступившая из бункера зерноуборочного комбайна Дон-1500Б при её уборке [78]. Определено содержание j-ых компонентов: зерно пшеницы-85,79%, соломистые примеси-0,55%, крупныепримеси-2,20%, зерновые примеси (щуплое зерно)-4,78%, сорные примеси-2,79%, дробленое зерно-3,48%, семена сорных растений-0,40% [ ]. Влажность 13,8%, натура 715,4 г/л.
В ходе проведения эксперимента были взяты и проанализированы пробы исходного зернового материала, определяющие размерные характеристики зерна. Определены размерные характеристики (1 - длина, а - ширина, b - толщина) яровой пшеницы (сорт «Зерноградская 11 »), их среднее значение и дисперсия, (См. рис. П 2.7): длина 1 = 6,18 мм, а = 0,127; ширина b = 2,96 мм, а =0,047; толщина с = 2,52 мм, ст = 0,033. Анализируя полученные размерные характеристики, для эффективной работы экспериментального зерноочистительного агрегата были подобраны решетные полотна ВРЗОМ «Петкус-гигант» К 531А и ячеистые поверхности цилиндров триерного блока К-553А (См. раздел 4.5).Были зафиксированы следующие точки изменения подачи Q зернового материала в приемный бункер ВРЗОМ «Петкус-гигант» К 531 А: 0,3т/ч, 0,6 т/ч, 1 т/ч, 2 т/ч, 3 т/ч. 531 А, используя норию НПЗ-10, комплект зернопроводов и пульт управления (см. рис. 4.4). Настройка рабочих органов агрегата проведена в соответствии с инструкцией. Размеры отверстий решет ВРЗОМ «Петкус-гигант» К -531А: верхний ярус- а 3,0, а 3,4; нижний ярус - 1,7, D 2,0. Угол наклона решетного стана равен 850 .Частота колебаний решетного стана - 480 мин"1. Амплитуда колебаний решетного стана - 9 мм. Частота вращения вентилятора при очистке зерна пшеницы - 850 мин" \ Очистка зернового материала проводится по обычной технологии ВРЗОМ «Петкус-гигант» К-531 А.
