0706_Galkin_TehMashAgregaty_Monogaf_2021-1

примеси взяты членики редьки дикой с объемным весом 330 кг/м3. Среднее значение засоренности зерновой смеси составляло 236 шт/кг. Вторым видом примесей служили битые поперек зерна пшеницы, не входящие в ячейку триера диаметром 3,0 мм и вычерпываемые ячейкой с размером 5 мм. Среднее значение засоренности семян короткими примесями составляло 1,4%. При использовании подсевного решета примесями служили мелкие семена основной культуры, проходящие в отверстия 2,25 20 мм. Среднее значение засоренности семян этим видом примесей составляло 4,95%. Размерные характеристики семян варьировали в пределах: длина – 5…8 мм, ширина – 2,4…4,2 мм, толщина 1,80…3,75 мм (пшеница); длина – 3,0-14,5 мм, ширина – толщина 2,0…4,5 мм (членики редьки дикой). Длины семян определяли с помощью специального прибора, ширину семян определяли штангенциркулем (объем выборки – 500 шт.), толщину определяли на решетном классификаторе с набором решет с про-

долговатыми отверстиями 1,80, 2,20, 2,25, 2,50, 2,80, 3,00, 3,25, 3,50, 3,75, 4,0, 4,25, 4,50 мм (масса навески 0,1 кг).

Программа экспериментов предусматривала получение количественных и качественных характеристик работы фракционного решета со 111 рядами отверстий диаметром 4,5 мм и рациональных углов наклона подсевного решета с

52рядами отверстий продолговатой формы 2,25 20 мм [73].

Впроцессе проведения опытов на установившемся режиме (после заполнения всей поверхности решета зерновой смесью) в течение 30 секунд собирали проходовые фракции с помощью пятисекционного пробоотборника и производился отбор двух проб из сходового потока. Каждый опыт повторялся три раза. После окончания опыта проводили взвешивание проходовых фракций и определяли их засоренность члениками редьки дикой в шт/кг. Засоренность сходовой фракции короткими примесями определяли с использованием лабораторного триера К292 с размером ячейки цилиндра 5,0 мм. При этом масса навески составляла 0,2 кг. Взвешивание выделенных примесей производили с точностью до 0,01 г. По результатам анализа проб определяли среднее значение засоренностей, на основе которых вычисляли среднее значение полноты выделения члеников редьки дикой и коротких примесей. Подача зерновой смеси из бункера осуществлялась на неперфорированную поверхность длиной 0,3 м.

Задача определения рациональной частоты колебаний фракционного решета ставилась следующим образом. Для заданной удельной нагрузки, количества поперечных рядов отверстий определенного размера, амплитуде и угле наклона решета определить частоту его колебаний, обеспечивающую минимальную полноту выделения легконатурной примеси в проходовую фракцию

130

(основной критерий) при максимальной величине проходовой фракции (дополнительный критерий). Опыты проводили при удельной нагрузке 5500 кг/ч м ширины решета, установленного под углом 6°, амплитуде колебаний 0,0075 м.

Результаты опытов приведены на рисунке 4.7.

Данные экспериментов показывают, что рациональными частотами колебаний исследуемого решета, обеспечивающими расслоение зерновой смеси, имеющей в своем составе компоненты разной плотности, являются 480…520 мин-1. При этом полнота выделения низконатурной примеси в проходовую фракцию составляет 19-20%, т. е. 80…81% примеси остается в сходовой фракции при полноте выделения коротких примесей более 80%.

Рис. 4.7. Влияние частоты ко-

лебаний фракционного решета на полноту выделения примесей и количество проходовой фракции: Ел - пол-

нота выделения низконатурных примесей; Е к - полнота выделения коротких примесей; qП –расходная характеристика проходовой фракции

Количество проходовой фракции имеет экстремум, который обеспечивается при данной удельной нагрузке в диапазоне частот 450…500 мин-1.

На решете со 108 рядами отверстий диаметром 4,75 мм при этих же параметрах и режимах среднее значение полноты выделения коротких примесей в проход составило 95%, а низконатурных – 21%. При этом количество проходовой фракции увеличилось с 29 до 53%.

Так как в одной машине обычно устанавливаются решета разного назначения, в том числе и подсевные, то возникает задача определения их рациональных углов наклона при работе отделения очистки по фракционной схеме. Опыты по определению рациональных углов наклона подсевного решета с отверстиями продолговатой формы проводили при средних значениях удельных подач: 1500, 2400,-3500 кг/ч м. После каждого опыта выделение оставшихся мелких примесей из сходовой фракции производили на решетном классификаторе в течение 3 мин. Масса навески составляла 0,1 кг. Условия и результаты опытов приведены в таблице 4.11.

131

Задача отыскания рациональных углов наклона решета ставилась следующим образом. Для заданной удельной подачи зерновой смеси, частоты и амплитуды колебаний решета определить такие углы, которые обеспечили бы максимальную полноту выделения мелких примесей в проход. Угол наклона решета в опытах меняли от 2 до 18°.

Таблица 4.11 Рациональные углы наклона подсевного решета с отверстиями продолговатой

формы 2,25 20 мм при частоте колебаний 500 мин-1, амплитуде 15 мм

Из таблицы следует, что рациональные углы наклона подсевного решета, например, при удельной нагрузке 1500 кг/ч м находятся в пределах 3…4°. С увеличением нагрузки (количество проходовой фракции фракционного решета) максимальная полнота выделения примесей достигается при больших значениях углов.

Таким образом, при фракционной очистке семян пшеницы с низконатурной примесью (членики редьки дикой) рациональная частота колебаний фракционного решета машины находится в диапазоне 480…520 мин-1 при угле наклона 6°, амплитуде колебаний 0,0075 м при удельной нагрузке на это решето 5500 кг/ч м. При этом основная часть примеси (до 81%) выделяется в сходовую фракцию, а 19…20% в проходовую.

Угол наклона подсевного решета при заданной частоте и амплитуде колебаний зависит от количества проходовой фракции фракционного решета и составляет 3…4° при среднем значении удельной нагрузки qП = 1500 кг/ч м; 4…5° при qП =2400 кг/ч м; 5…8° при qП = 3500 кг/ч м.

На втором этапе исследования проводили с использованием методики планирования многофакторного эксперимента. В первой серии опытов, проведенных по ортогональному двухуровневому плану ставили задачу изучения влияния на оценочные показатели удельной нагрузки q, соотношения диаметра отверстий решета и длины семян d/l, частоты n и амплитуды A колебаний решета. В качестве оценок процесса разделения семян пшеницы с низконатурными примесями приняты: степень выделения члеников редьки дикой, овсюга в фракцию Енн и Ед, степень выделения мелких примесей из получаемых фракций ЕмI и ЕмII, массовая доля в % сходовой фракции [26,241].

132

Опытами установлено, что рациональными параметрами и режимами процесса предварительного разделения зернового вороха на фракции в виброожиженном слое являются: соотношение диаметра отверстий решета к длине семян d/l=0,79…0,81, частота и амплитуда колебаний решета, соответственно, 477…482 мин-1; 0,0073…0,0075м. При этом вероятность попадания низконатурных примесей (членики редьки дикой) в сходовую фракцию - 90 %, длинных(овсюг) - до 75..80 % , степень отделения мелких примесей достигает 70…73 %, при расходной характеристике сходовой фракции - 65 %.

4.3.2. Оптимизация процесса сепарации в вибропневмоожиженном слое

Целью исследования являлось определение оптимальных параметров и режима работы одного из конструкций вибропневмосепараторов, разработанных на кафедре сельскохозяйственных машин и оборудования ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ.

Задачу решали при реализации семифакторного эксперимента по трехуровневому почти рототабельному плану Бокса-Бенкина. План опыта и оценки представлены в работе [64,88, 230,331].

На основе опытов получены уравнения регрессии второго порядка (4.8) и (4.9). Расчет коэффициентов регрессии и статистическая проверка моделей проведены с помощью прикладного программного пакета STATGRAPHICS Plus на ЭВМ.