Кримський Державний аграрний університет

Гольдшмідт Олена Андріївна

УДК 631.3:635.1/8(031)

РОЗРОБКА І ОБГРУНТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ СЕПАРАТОРА НАСІННЯ БАШТАННИХ КУЛЬТУР

Спеціальність 05.20.01 - Механізація сільськогосподарського

виробництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Сімферополь - 2000

Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Миколаївській Державній аграрній академії (МДАА) в 1994-1999 роках

Науковий керівник - кандидат технічних наук, доцент

Пастушенко Сергій Іванович,

Миколаївська Державна аграрна академія (МДАА), декан факультету механізації

Офіційні опоненти - доктор технічних наук, професор

Шабанов Петро Антонович,

Кримський Державний аграрний університет,

професор кафедри “Сільськогосподарські

машини”

кандидат технічних наук, доцент,

Міняйло Анатолій Васильович

Харківський Державний технічний університет

сільського господарства, доцент кафедри

деталей машин та стандартизації

Провідна установа - Національний аграрний університет (НАУ) Кабінету

Міністрів України

Захист відбудеться 21 липня 2000 року о “10” годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К-52.805.03 по присудженню наукового ступеню кандидата технічних наук в Кримському Державному аграрному універси-теті за адресою 95492, Автономна Республіка Крим смт. Аграрне , Кримський Дер-жавний аграрний університет.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці КДАУ за адресою 95492, смт. Аграрне , Кримський Державний аграрний університет.

Автореферат розісланий “20” червня 2000 року

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради,

доктор технічних наук, професор Бабицький Л.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В умовах переходу до ринкових відносин і реформації виробничих відносин в сільському господарстві, спеціалізація і концентрація виробництва насіння овочебаштанних культур, як на підприємствах колективної форми власності, так і в фермерських господарствах, вельми актуальна. Це дає можливість впровадити індустріальні і інтенсивні технології, які розраховані на комплексну механізацію і автоматизацію виробничих процесів в насінництві овочебаштанних культур.

На сьогоднішній день необхідно узагальнити досвід розробки машин для комплексної механізації отримання насіння овочевих і баштанних культур, який існує, і на основі його намітити основні шляхи розробки і створення технологічного обладнання. Це дозволить збільшити обсяги виробництва насіннєвого матеріалу, приведе до зменшення його втрат в процесі виробництва, зберігання та реалізації і, в кінцевому результаті, дозволить забезпечити Україну власним, районованим високоякісним насінням. Однак, створення сучасних машин і потокових ліній для виділення насіння вимагає більш глибокого вивчення взаємодії робочих органів з продуктом, що перероблюється, закономірностей технологічних процесів, що виконуються ними, динаміки і умов їх функціонування. Вирішити цю задачу можна шляхом проведення широких теоретичних і експериментальних досліджень, систематизації і аналізу досягнутого рівня технічних рішень. Таким чином, теоретичні і експериментальні дослідження, що дозволяють створити сучасне, високопродуктивне обладнання для отримання насіння овочебаштанних культур є актуальними і мають важливе народогосподарське значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота проводилася на протязі 1992...1996 рр. відповідно до комплексної науково-технічної програми “Продовольство-95” (підпрограми “Агроекологія”, “Система машин”, “Картопля та овочі”) згідно з договором між Міністерством сільського господарства і продовольства України і Миколаївським сільськогосподарським інститутом № 2.2_МЕ “Розробити та впровадити в південних регіонах України екологічно чисту, енергозберігаючу технологію переробки відходів насіння баштанних культур” (номер Державної реєстрації 11876535). У 1997...1999 рр. робота продовжувалася відповідно до плану науково-дослідної роботи Миколаївської Державної аграрної академії по темі “Дослідження та вдосконалення засобів виділення насіння баштанних культур”

Мета і задачі проведених досліджень. Метою виконаної роботи є підвищення якості сепарації насіння баштанних культур і огірка, розробка і оптимізація технологічного процесу виділення насіння на сепараторах грохотного типу. Для досягнення цієї мети були вирішені наступні задачі:

·

· проведені теоретичні дослідження технологічного процесу сепарації насіння баштанних культур і виявлені основні конструктивні характеристики і кінематичні параметри, що впливають на продуктивність і якість виконання технологічного процесу;

· експериментально досліджені механіко-технологічні властивості насіннєвих плодів баштанних культур, їх насіння і компонентів подрібненої маси насінників;

· за результатами теоретичного аналізу виготовлені експериментальні зразки сепаратора насіння баштанних культур і проведені його дослідження в лабораторних і польових умовах;

·

Наукова новизна отриманих результатів. На відміну від раніше проведених теоретичних досліджень сепараторів грохотного типу, при аналізі кінематичних режимів розглянутий загальний випадок руху часток по похилій поверхні решета. При цьому всі кінематичні режими роботи сепаратора класифікувалися по характеру тиску частки на сепаруючу поверхню і були виділені три основні режими руху: переміщення з постійним тиском часток на решето, із змінним тиском і переміщення з відривом часток від поверхні решета.

У процесі експериментальних досліджень механіко-технологічних властивостей подрібненої маси насіннєвих плодів, крім самих насінників і насіння, вивчалися характеристики шматків кірки і часток мезги, які складають до 95 % від загальної маси плоду.

При експериментальних дослідженнях сепаратора в лабораторних умовах були розроблені математичні моделі, що характеризують якість виконання технологічного процесу по декількох критеріях оптимізації і визначені зони оптимального поєднання чинників, що вивчаються, в яких поверхні відгуку багатофакторного експерименту досягають екстремальних значень.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблена методика розрахунку і оптимізації конструктивних і кінематичних параметрів була використана АТ “Плодовочмаш” (м. Миколаїв) при проведенні дослідно-конструкторських робіт по створенню і модернізації обладнання для виділення насіння. Допрацьовані зразки впроваджені в 2-х спеціалізованих насінницьких господарствах Миколаївської області.

Особистий внесок здобувача. Здобувачем самостійно проведений теоре-тичний аналіз руху подрібненої маси в технологічній зоні сепаратора в режимі інерційного сепаратора і в режимі вібросепарації. Внаслідок теоретичних досліджень отримані математичні вирази, які лягли в основу розробленої методики розрахунку основних конструктивних і кінематичних режимів сепаратора.

Здобувачем самостійно розроблена кінематична схема експериментальної установки, виконана ескізна документація для її виготовлення. При проведенні експериментальних досліджень обґрунтований і вибраний план проведення експерименту, складений алгоритм його обробки і розроблена програма для розрахунку коефіцієнтів математичних моделей, що характеризують технологічний процес на IBM - сумісної ПОЕМ.

Випробування результатів дисертації. Основні положення дисертації були докладені на наукових конференціях професорсько-викладацького складу Миколаївської державної аграрної академії в 1996...1999 роках і на Ювілейній конференції професорсько-викладацького складу Кримського Державного аграрного університету, присвяченій 75-річчю від дня його заснування в 1997 році. Результати теоретичних і експериментальних досліджень сепаруючих пристроїв були викладені на Науково-технічній нараді АТ “Плодовочмаш” в 1997...1998 рр.

Публікації. По темі дисертації за період 1995...1999 рр. опубліковано 9 наукових статей в спеціалізованих наукових збірниках Миколаївської Державної аграрної академії і Кримського Державного аграрного університету, з них 3 статті опубліковані самостійно. За результатами доповідей на наукових конференціях опубліковані 1 тези доповідей.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота викладена на 160 сторін-ках комп'ютерного тексту, містить 15 таблиць, 44 рисунки. Текстова частина складається з вступу, п'яти розділів ї загальних висновків. Список використаної літератури включає 129 найменувань. Допоміжній матеріал подано в 14 додат-ках на 45 сторінках комп'ютерного тексту.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність, сформульована мета і задачі дослідження, наукова новизна і практична цінність роботи.

У першому розділі “Огляд літератури по вивченню технологій і засобів механізації отримання насіння баштанних культур” проаналізовано стан питання механізації виробництва насіння баштанних культур в Україні і за рубежем.

Спеціалізовані машини для виділення і доробки насіння овочебаштанних культур МПП-1,5; ВСТ-1,5; СОМ-2; ИБК-5М; МОС-ЗОО, що випускаються в цей час по індивідуальних заявках господарств, малопродуктивні і допускають великі втрати насіння. Розроблені і запропоновані виробництву лінії для отримання насіння баштанних культур ЛСБ-20, ЛСБ-30 характеризуються недосконалістю технологічного процесу, про що неодноразово відмічалося в протоколах машиновипробувальних станцій. Це викликано тим, що перша група машин була розроблена і поставлена на виробництво в кінці 70-х років. Спеціалізовані насінневиділительні лінії випускалися в середині 80-х років, а їх корінна модернізація передбачалася до 1995 року.

Питання сепарації насіння вивчалося вченими України і країн СНД. У роботах Заїки П.М., Анісіимова И.Ф., Медведєва В.П., Нетьосова В.П. і інших авторів проводилися теоретичні і експериментальні дослідження технологічного процесу сепарації насіння. Проведені в 1985-1990рр. дослідження роторних сепараторів не дозволили корінним чином збільшити продуктивність і підвищити технічний рівень обладнання. Теоретичне обґрунтування техноло-гічного процесу отримання насіння баштанних культур на сепараторах грохотно-го типу з решетом, що горизонтально гойдається, зроблене тільки для випадку переміщення часток подрібненої маси з постійним тиском на поверхню решета.(режим інерційного сепаратора).

Внаслідок проведеного аналізу літературних і патентно-інформаційних джерел, присвячених теоретичному обґрунтуванню, розробці, експериментальним дослідженням, випробуванням і експлуатації машин і обладнання для виробництва насіння баштанних культур, був зроблений висновок про необхідність дослідження фізико-механічних і розмірно-масових характеристик насіннєвих плодів, насіння і інших складових частин продукції, що перероблюється в технологічній зоні сепаратора, а також проведення теоретичних і експериментальних досліджень по обґрунтуванню конструктивних параметрів і кінематичних режимів експериментального зразка сепаратора насіння баштанних культур.

У другому розділі “Теоретичні дослідження і основи розрахунку сепаратора насіння баштанних культур” приведені результати теоретичного аналізу робочого процесу плоского решета , що коливається та переміщує суміш, рівномірно розподіляючи її по поверхні решета і забезпечуючи прохід часток подрібненої маси розмірами менше робочих розмірів отворів решета крізь ці отвори.

Як встановлено при вивченні існуючих сепараторів грохотного типу, всі вони здійснюють не очищення насіння баштанних культур, а виділення з подрібненої маси насіння мезги і м'якуша. Тобто всі вони є, з технологічної точки зору, однорешітними, в яких надрешітним продуктом є кірка, а підрешітним - насіння, мезга і м'якуш .

Нами запропоновано використати, як сепаруючий пристрій виділителя насіння, двогрохотну систему, в якій з першого решета будуть сходити великі частки кірки, а з другого - насіння. Як показав аналіз роботи існуючих сепараторів, основні втрати насіння мають місце у виході “велика кірка”. Для інтенсифікації процесу додаткового виділення зв'язаного з кіркою насіння, був прийнятий режим роботи інерційного сепаратора. При ковзанні маси, що сепарується по поверхні решета, буде відбуватися її додаткове стирання об ребра отворів і, як наслідок цього, знизиться вміст насіння, зв'язаного з кіркою, яке йде у втрати.

Виділення насіння здійснюється на другому решеті. При цьому насіння є надрешітним продуктом, а мезга, м'якуш і сік - підрешітним. Для інтенсифікації процесу проходу мезги і м'якуша через отвори решета пропонується використати режим вібросепаратора. У цьому варіанті, на певних етапах, на частки мезги і м'якуша буде діяти додаткова сила, а сумарна сила нормального тиску буде рівна:

, (1)

де - сили нормального тиску від сили ваги і сили інерції.

Однак, використати в цьому випадку залежність, розроблену в теорії сепарації зернової маси, неможливо. Якщо при сепарації зерна співвідношення зерно - домішки становить 1:1, то при сепарації насіння баштанних культур це співвідношення дорівнює 1:9. Різка відмінність у вологості, коефіцієнтах тертя, також не дозволяє використати теоретичні передумови, розглянуті в ході вивчення зернових очисних машин.

Для теоретичного аналізу роботи сепаратора насіння баштанних культур нами використовувався метод поетапного інтегрування, детально розглянутий І.І. Блейхманом і Г.Ю. Джанелідзе і розвинений в роботах П.Н.Заїки застосовно до сепарації сільськогосподарської продукції. При теоретичному аналізі нами були прийняті наступні допущення:

·

· опір повітря, при відриві частинки від поверхні решета, не впливає на закон переміщення елементів маси, що сепарується;

·

· при русі насіння можливий як неупругий удар продукції (падіння здійснюється на шар мезги і корки); так і пружний удар (падіння насіння на поверхню решета);

· коефіцієнтом відновлення мезги і корки при ударі нехтуємо;

· зміною кута прикладання сили до решета в процесі обертання кривошипа нехтуємо.

Розглянемо решето сепаратора, нахилене до горизонту під кутом , що здійснює прямолінійні поступальні гармонічні коливання. Причому напрям обурюючої сили (сили інерції), утворить кут з площиною решета (рис. 1).

Рис. 1. Загальний випадок руху насіння по похилій площині.

Введемо рухому систему прямокутних координат XOY, жорстко пов'язану з коливаючоюся площиною. Наряду с цією системою будемо використовувати систему нерухомих осей координат , паралельних рухомим осям.

Проекції переміщення решета на оси нерухомої системи координат в будь-який момент часу t можна визначити системою рівнянь:

, (2)

де А - амплітуда коливань,

- частота коливань решета.

Вивчимо рух по вібруючій площині матеріальної точки маси m (плоскої частки матеріалу). На вказану частку діють сила ваги G=mg, сила сухого тертя F і нормальна реакція N. Тому рівняння відносного руху частки по площині решета в проекціях на рухомі осі запишуться у вигляді:

(3)

Після заміни вираження проекцій сили інерції -m '' і -m '' в рівняннях (2) отримаємо:

(4)

Нормальну реакцію N=N(t) знайдемо з другого рівняння системи (4):

(5)

Очевидно, що частка залишається на вібруючій площині лише при умові позитивності реакції N(t). Тоді умова N(t) > 0 може бути представлена у вигляді:

(6)

Введемо поняття інтервалу руху: інтервал 0 відповідає відносному спокою частки на поверхні решета, інтервал 1 відповідає ковзанню частки по його поверхні, а інтервал 2 - відриву і польоту частки (частка знаходиться поза поверхнею решета). При цьому інтервал 1 містить в собі два підінтервали: підінтервал 1+ відповідає ковзанню частки “уперед” по ходу руху решета, а підінтервали 1- ковзанню “назад”, проти ходу його руху.

При відносному спокої частки подрібненої маси на коливаючомуся решеті (при x’ = 0 и y’ = 0) сила тертя знаходиться з першого рівняння системи (4), що є, в нашому випадку, рівнянням відносної рівноваги:

(7)

Частка може залишатися в стані відносного спокою на плоскості тільки при умові, що сила тертя F(t), визначена рівністю (7), не перевищує по абсолютній величині граничного значення сили статичного тертя (- коефіцієнт тертя спокою). Ця умова може бути представлена в вигляді нерівності

(8)

Перетворивши перше рівняння системи (4), отримаємо рівняння руху частки без відриву від поверхні решета:

(9)

У виразі (9) через = arctg f позначений кут тертя ковзання; верхні знаки відповідають ковзанню частки уперед по площині решета (x' > 0 ), нижні - ковзанню назад (x' < 0 ).

Диференціальне рівняння (9) перетворюємо в більш зручний для подаль-ших обчислень вигляд:

(10)

Ввівши позначення

; ; (11)

запишемо рівняння (10) у вигляді:

. (12)

Позначимо фазові кути , при яких починається відносне ковзання частки в позитивному чи негативному напрямках, співвідносно и , а фазові кути кінця цього руху, співвідносно и .

Гранично можливі умови початку ковзання в обох напрямах визначаються рівністю: (13)

(14)

Інтегруючи диференційне рівняння (12) в межах від до поточного значення при позитивному напрямку переміщення, отримаємо:

(15)

Для негативного напрямку переміщення частки рівняння (12) необхідно проінтегрувати від до :

(16)

Для визначення величини переміщень частки в позитивному и негативному напрямках вздовж осі ОХ за один період коливань необхідно проінтегрувати рівняння (15) в межах від до і рівняння (16) в межах до

; (17)

(18)

Після проведення замін , де визначається виразом:

(19)

останні вирази для переміщень можна записати в наступному вигляді:

(20)

(21)

Середня швидкість руху частки на решеті сепаратора, при її русі без відриву від поверхні, буде рівна частці від розподілу сумарного переміщення за один період до періоду коливань грохоту:

(22)

де .

Підставляючи значення з виразів (20; 21) в формулу (22), після нескладних перетворень отримаємо залежність для визначення середньої швидкості частки в робочій зоні інерційного сепаратора:

(23)

Виходячи з розрахукової схеми руху частки в робочій зоні сепаратора (рис.1) отримаємо диференціальне рівняння польоту частки над плоскостю в рухомій системі координат ХОY при .

; (24)

(25)

Після інтегрування знайдемо проекції швидкості і переміщення частки при її польоті на осі рухомої системи координат XOY:

(26)

(27)

(28)

(29)

Момент падіння частки на плоскість знаходиться як най-більш близький до корінь рівняння

(30)

перетворивши яке, можна записати:

(31)

У рівнянні (31) прийняті наступні позначення:

Рівняння (30) є трансцендентним. Для його рішення нами використовувався графічний метод. При цьому необхідно побудувати в координатах синусоїду y=Sin і параболу, що описується виразом:

.

Абсциса точки перетину цих кривих I (рис. 2) і буде шуканим коренем рівняння (31).

Рис. 2. Графічний аналіз польоту частки після відриву від решета.

Проводячи перетворення рівнянь (26; 28), аналогічні перетворенням що проводяться при виведенні (20;21), отримаємо вираження для визначення середньої швидкості частки на решеті вібросепаратора:

(32)

Формули (10;12;15-18;23;26-29) лягли в основу методики розрахунку основних конструктивних і кінематичних параметрів грохотного сепаратора насіння баштанних культур.

Після проведеного теоретичного аналізу роботи сепаратора в різних режимах, з використанням вищенаведеного математичного апарату, побудована графічна залежність, що дозволяє визначити діапазон зміни основних кінематичних параметрів інерційного і вібраційного грохоту.

Для визначення експлуатаційних параметрів сепаратора використовувалися емпіричні формули, рекомендовані до застосування в теорії транспортуючих машин.

Продуктивність сепаратора визначиться по формулі:

(33)

де - площа поперечного перерізу грохота (жолоба) сепаратора;

- об'ємна (насипна) маса продукції, що сепарується;

- коефіцієнт заповнення робочої поверхні грохоту.

Потужність приводу для інерційного сепаратора розраховується по вираженню:

, (34)

а потужність приводу вібросепаратора по формулі:

, (35)

де L - довжина робочої частини решета сепаратора;

- коефіцієнт корисної дії приводу;

С - коефіцієнт транспортабельності, що залежить від механіко -

технологічних властивостей маси, що сепарується;

- коефіцієнт питомих витрат потужності.

У третьому розділі “Експериментальні дослідження механіко-технологічних властивостей насінників баштанних культур” обґрунтована необхідність визначення динамічних і фізико-механічних властивостей насінників овочебаштанних культур.

У процесі експериментальних досліджень механіко-технологічних властивостей, були вивчені три види об'єктів: маса після подрібнюючого пристрою, насіннєві плоди, свіжовиділене насіння. При цьому визначався процентний вміст різних компонентів в подрібнених насінниках огірка сорту “Конкурент”, кавуна сорту “Вогник”, дині сорту “Колгоспниця”. Був зроблений висновок про те, що якісний склад подрібненої маси насінників, різко відрізняється від маси інших сільськогосподарських культур, що сепаруються. Висока вологість, низький вміст насіння, наявність кірки дозволяє зробити висновок про неможливість використання теоретичних основ очищення зернової маси від полови при розробці сепараторів насіння баштанних культур.

Внаслідок математичної і статистичної обробки, а також аналізу експериментальних даних по визначенню механіко-технологічних властивостей об'єктів, що вивчаються, зроблені висновки про те, що процентний вміст подрібненої маси насінників, яка поступає на сепарацію, коливається в широких межах і залежить від сорту, культури, кліматичних умов вегетації. Вміст насіння змінюється від 2,3% до 3,8%, соку з мезгою від 42,9% до 55%. Частки подрібненої кірки неоднорідні по своєму складу. Вміст часток розмірами до 10мм складає - 10-12%, 10 - 70мм - 37-57%, частки розмірами більше чим 70мм - 21-36%. Вперше визначені величини коефіцієнтів відновлення насіння при ударі мають величину: 0,502...0,639 - при взаємодії з гумовою пластиною і 0,300...0,472 - з оцинкованим залізом. Величини коефіцієнтів можна використати при подальших уточнених розрахунках конструктивних і кінематичних режимів технологічного обладнання. Свіжовиділене насіння має високу стійкість до статичних і динамічних (ударних) навантажень. Величина проколюючого статичного зусилля у культур, що досліджуються, коливається в межах 22,0... 60,0 Н. Визначити критичну швидкість удару насіння об металеву поверхню в процесі досліджень не вдалося. Це дозволяє зробити висновок про некритичність травмування насіння до кінематичних режимів сепаратора.

У четвертому розділі “Експериментальні дослідження сепаратора насіння з метою оптимізації конструктивних і кінематичних параметрів” приведені результати лабораторних експериментів і польових випробувань виділителя насіння з двогрохотним різнорежимним сепаратором.

Рис. 3. Пристрій експериментальної установки сепаратора насіння:

а) конструктивна схема; б) схема блоку регулювання.

1-

Для проведення лабораторних експериментів була розроблена і виготовлена спеціальна установка. Схема установки приведена на рис. 3. Лабораторні експерименти проводилися з використанням трьохрівневого плану Боксу другого порядку. Як критерії оптимізації були вибрані: травмування насіння (ТН), чистота насіння (ЧН) і втрати насіння (ВН). Як незалежні чинники були вибрані: кут нахилу решета до горизонту (Х1); частота коливань решета (Х2); амплітуда коливань решета А (Х3); кут прикладання обурюючої сили (Х5) і довжина решета L (Х6)

Для дослідження впливу основних кінематичних параметрів на травмування насіння, їх втрати і чистоту в установці передбачене наступне регулювання. Довжина решета l змінювалася шляхом переміщення перегородки 16 по ходу руху технологічного продукту. Частота коливань змінювалася за рахунок регулювання частоти обертання двигуна 11, шляхом зміни величини живильного напруження. Зміна амплітуди коливань здійснювалася установкою пальця 15 в різні отвори в диску 5. Для зміни кута нахилу решета збільшувалася або зменшувалася довжина а однієї з підвісок 2.

Після математичної обробки результатів експерименту отримана система з трьох рівнянь регресії. Перетворивши її, після статистичної оцінки значущості коефіцієнтів рівнянь і відкидання незначущих, отримаємо систему математичних моделей (36), що адекватно описують технологічний процес

(36)

Подальший аналіз результатів експерименту проводився графічним методом з використанням методу двомірних перетинів при послідовній установці декількох незалежних чинників на фіксованій величині. Графічна інтерпретація результатів експерименту приведена на рис. 4.

Як видно з рис. 4(а), при установці довжини решета на мінімальному рівні добитися чистоти насіння більше чим 72% не вдається. Зона оптимального поєднання чинників обмежена дугами кривих ЧС; ТС і ПС, що пересікаються в точках I; II; III. Чистота насіння буде при цьому лежати в межах 71 - 72%; травмування складе менше чим 6%, а втрати не перевищать 7%. Для даного технологічного режиму частота коливань рівна 24,3 - 36,25 (1/с), а амплітуда 34 - 46 (мм). Якщо допустити зниження показника чистоти насіння до 71%, а втрат до 8 %, діапазон допустимого варіювання кінематичних режимів складе: для частоти - 24,3 - 45,0 (1/с); для амплітуди 25 -42 (мм).

Аналіз результатів експерименту, графічна інтерпретація яких приведена на рис. 4(б), свідчить про більш високі якісні показники технологічного процесу при фіксації частоти коливань на максимальному рівні. Тут вдається добитися травмування насіння менше чим 4% при чистоті перевищуючої 75 % і втратах, що лежать в діапазоні 6 - 7 %. У цьому випадку амплітуда коливань може знаходитися на рівні 24 - 32 (мм), а довжина робочої частини: 1,51 - 1,625 (м).

Польові випробування двогрохотних сепараторів підтвердили вірність висновків, зроблених по результатам теоретичних і лабораторних експериментальних досліджень. Порівняння показників роботи проводилося з серійними зразками ліній ЛСБ-20, ЛСБ-30. Продуктивність склала: при роботі на огірку 8,4 т/год. для серійного обладнання і 9,8 т/год. для експериментального. При роботі на кавуні значення продуктивності відповідно рівні 21,24 т/год. і 27,2 т/год. Чистота насіння для кавуна рівна 82,9 % і 78,3 для огірка. Вміст домішок в кінцевому продукті відповідно становить 3,7 % і 2,3 % .

Рис.4. Двомірні перетини поверхонь відгуку при різній комбінації

незалежних чинників.

У п'ятому розділі “Економічна ефективність отримання насіння на сепараторах грохотного типу” приведений розрахунок економічної ефективності лінії для виділення насіння, який виконаний в двох варіантах: при отриманні насіння огірка і кавуна. Значення продуктивності базової лінії ЛСБ-20 за годину основного часу приймалися за даними Державних приймальних випробувань. Результати розрахунку приведені в таблиці.

Таблиця. Показники економічної ефективності сепаратора насіння

Найменування показників Познач. Од.виміру Кавун Огірок

Річна економія праці люд. год. 540,5 541,4

Міра зниження витрат праці % 54,05 54,14

Річний економічний ефект від

впровадження лінії тис.грн. 15,03 13,89

Строк окупності лінії років 6,15 6,65

Річний економічний ефект від

впровадження сепаратора насіння грн. 1913,3 1769,0

Строк окупності сепаратора років 5,12 5,22

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1.

2. Існуюче технологічне обладнання ліній для одержання насіння ЛСБ-20, ЛСБ-30 не дозволяє отримати насіння відповідне вимогам діючих стандартів: втрати насіння досягають 6... 7%; чистота насіннєвого матеріалу не перевищує 80%. Матеріалоємність технологічного обладнання досягає 3066.6 кг/т/годину, енергоємність - 150 кВт/т/година і по технічному рівню воно не відповідає кращим світовим зразкам.

3. Теоретичні дослідження, проведені здобувачем, дозволили визначити основні фактори в найбільшому ступені впливаючі на технологічний процес і отримати аналітичні залежності для розрахунку амплітуди A і частоти коливань решета, куту прикладання обурюючої сили , середньої швидкості переміщення подрібненої маси в технологічній зоні сепаратора

4. Графоаналітичний метод дослідження кінематичних режимів дозволив визначити зони існування різноманітних режимів сепаратора: режим інерційного сепаратора з ковзанням частинок по поверхні решета і режим вібросепаратора з відривом частинок від його поверхні.

5. Експериментальні дослідження механіко-технологічних властивостей насіннєвих плодів баштанних культур, їх насіння і подрібненої маси, що надходить на сепарацію, дозволили зробити висновок про можливість виділення насіння кавуна сорту “Вогник”, дині сорту “Колгоспниця” і огірка сорту “Конкурент” на сепараторах грохотного типу. В результаті дослідження встановлені основні фізико-механічні властивості і размірно-масові параметри насінників і насіння баштанних культур, що вивчалися. В процесі проведених досліджень зроблено висновок про найбільшу придатність до очистки насіння кавуна сорту “Вогник” і в найменшому ступені - насіння огірка сорту “Конкурент”.

6. Експериментальні дослідження сепаруючого пристрою грохотного типу, виконані в лабораторних умовах із застосуванням теорії планування експерименту, дозволили оптимізувати такі параметри як кут нахилу решета, амплітуду А і частоту його коливань , довжину решета L і кут прикладання обурюючої сили .

7.

8.

9.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНІХ РОБІТ З ТЕМИ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

2. Гольдшмідт О.В., Горбенко О.А. Підсумки досліджень обладнання для очищення технологічної води насінницьких ліній // Вісник аграрної науки Прічорномор'я, вип. 2, Міколаїв, 1997. - С.110-114.

3. Гольдшмідт О.А. Оптимізація технологічних режимів роботи сепаратора насіння баштанних культур. Зб. наукових трудів, Кримський державний аграрний університет. - Сімферополь: Механізація сільськогосподарського виробництва, 1997. - С.153-155.

4. Гольдшмідт О.А. Теоретичний аналіз робочих режимів сепаратора насіння баштанних культур. - Міколаїв: Вісник аграрної науки Прічорномор'я, вип.3, 1998. - С.109-113.

5. Гольдшмідт О.А. Теоретичний аналіз кінематичних режимів виділителя насіння баштанних культур ВБЛ-20. - Міколаїв: Вісник аграрної науки Прічорномор'я, вип.4, 1998. - С.107-110.

6. Нетьосов В.П., Гольдшмідт О.А. Експериментальні дослідження фізико-механічних властивостей насіння баштанних культур. - Міколаїв: Вісник аграрної науки Прічорномор'я, вип. 5, 1998. - З 99-103.

7. Нетьосов В.П., Пастушенко С.І., Гольдшмідт О.А. Дослідження міцностних властивостей насіння баштанних культур. - Міколаїв: Вісник аграрної науки Прічорномор'я, вип.6, 1999. - С.98-103.

8. Пастушенко С. І., Гольдшмідт О.А. Експериментальні дослідження сепаратора насіння баштанних культур. - Міколаїв: Вісник аграрної науки Прічорномор'я, вип.7, 1999. - С.137-141.

9. Гольдшмідт О.В., Єрмоленко В.О., Іванов Г. О., Любвицький С.В., Горбенко О.А. Система екологічного очищення стічної води насінневивідних ліній. // Тезі доповідей обласної науково-теоретичної конференції. - Міколаїв: Миколаївський сільськогосподарський інститут. - 1995. - З. 63-64

АНОТАЦІЯ

Гольдшмідт О.А. Розробка і обґрунтування технологічних параметрів сепаратора насіння баштанних культур. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.20.01 - механізація сільськогосподарського виробництва. Кримський Державній аграрний університет. Сімферополь, 2000.

Дисертація присвячена питанням сепарації насіння баштанних культур на сепаруючих пристроях грохотного типу, теоретичному обґрунтуванню технологічного процесу відділення від насіння часток подрібненої кірки і м'якуша насіннєвих плодів.

Результати теоретичних і експериментальних досліджень використані при розробці і впровадженні у виробництво виділителя насіння баштанних культур з двогрохотним, різнорежимним сепаратором. Конструкція сепаратора по своєму технічному рівню відповідає сучасним вимогам, що пред'являються до машин для механізації трудомістких процесів в насінництві. Сепаратор насіння може експлуатуватися як у великих спеціалізованих сільськогосподарських підприєм-ствах будь-яких форм власності, так і фермерських господарствах.

Ключові слова: сепарація насіння, обґрунтування конструктивних і кінема-тичних режимів, оптимізація технологічного процесу, грохотний сепаратор, втрати насіння, чистота насіння, травмування насіння, лабораторні дослід-ження, польові випробування, техніко-економічне обґрунтування.

АННОТАЦИЯ

Гольдшмидт Е.А. Разработка и обоснование технологических параметров сепаратора семян бахчевых культур. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства. Крымский Государственный аграраный университет. Симферополь, 2000.

Диссертация посвящена вопросам сепарации семян бахчевых культур на сепарирующих устройствах грохотного типа, теоретическому обоснованию технологического процесса отделения от семян частиц измельченной корки и мякоти семенных плодов.

В процессе выполнения диссертационной работы проведен патентно-информационный поиск, изучена литература, посвященная проблемам механизации получения семян овощебахчевых культур.

Экспериментальные исследования механико-технологических характеристик семенных плодов, их измельченной массы и свежевыделенных семян позволили обосновать принцип отделения семян от содержащихся в них примесей.

Теоретический анализ проводился при рассмотрении движения плоской частицы на колеблющейся плоскости. При этом были получены дифференциальные уравнения относительного и абсолютного движения частиц измельченной массы семенников. Определение скорости и перемещения семян в технологической зоне грохотного сепаратора производилось с использованием метода поэтапного интегрирования и графоаналитического метода решения трансцендентных уравнений.

Психологический эксперимент и метод экспертной оценки дали возможность выявить факторы в наибольшей степени влияющие на качество работы сепаратора и отбросить незначимые факторы. Экспериментальные исследования в лабораторных условиях выполнены с использованием теории планирования по трехуровневому плану Бокса второго порядка. Анализ математических моделей качественного выполнения технологического процесса проведен методом двухмерных сечений.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке и внедрении в производство выделителя семян бахчевых культур с двухгрохотным, разнорежимным сепаратором. Конструкция сепаратора по своему техническому уровню соответствует современным требованиям, предъявляемым к машинам для механизации трудоемких процессов в семеноводстве. Сепаратор семян может эксплуатироваться как в крупных специализированных сельскохозяйственных предприятиях, любых форм собственности, так и фермерских хозяйствах.

Ключевые слова: сепарация семян обоснование конструктивных и кинематических режимов, оптимизация технологического процесса, грохотной сепаратор, потери семян, чистота семян, травмирование семян, лабораторные исследования, полевые испытания, технико-экономическое обоснование.

SUMMARY

Goldshmidt H.А. Elaboration and basing of technological seeds separator parameters of water-melon cultures. - Manuscript.

Dissertation for competition of learned candidate degree of technical sciences on speciality 05.20.01 which is mechanisation of agricultural production. Crimean State agricultural University. Simferopol, 2000.

Dissertation is devoted to questions of water-melon cultures seeds separation with using riddle type separating devices, to theoretical basing of technological dissociating particles of ground up crust and pulp of seminal fruits from seeds process.

The Results of theoretical and experimental researches were used for extractor of water-melon cultures seeds with two riddles, with different operating mode of separator elaboration and inculcation in production. Separator Construction on its technical level conforms to contemporary requirements, produced to engines for mechanization of labour-intensive processes in seed-growing. А seeds Separator can exploit as in large specialized agricultural enterprises of any property forms, and in farmers' economies as well.

Key words: seeds separation, basing of constructive and kinematic routines, optimization of technological process, seeds rack separator, seeds loss, seeds cleanness, traumatizing of seeds, laboratory researches, field trials, technicoeconomic basing.