Воронеж, Воронежская область, Россия
Воронеж, Воронежская область, Россия
Россия
Ежегодные заготовки большого количества лесных семян позволяют проводить лесовосстановительные работы на территории РФ. При этом больше 70% приходится на семена деревьев хвойных пород. Для то что бы повысить их посевных качества и снизить потери семена подвергаются обескрыливанию, очистке, сортированию по плотности и размерам, стратификации, а также другим технологическими операциям. Применением при лесовосстановительных работах очищенных семян позволяет увеличить производительность посевных агрегатов, улучшить качество заделки семян, уменьшит объем бункеров для семян, что приводит к снижению металлоемкости посевных машин в целом. Для проведения экспериментальных исследований, были изготовлены специальные решета: пластмассовое со снятыми фасками, пластмассовое со стандартными отверстиями и пластмассовое со скругленными краями. Определены зависимости полноты выделения прокодовой фракции ε для различных сочетаний угла наклона α и частоты вращения рабочего органа ω при различной толщине семян. Изменяли угол наклона рабочего органа α от 4° до 12°, с шагом в 2°, частоту вращения ω от 400 мин-¹ до 1200 мин-¹, с шагом в 200 мин-¹. Размерный промежуток был установлен с учетом размерных характеристик существующих решет с прямоугольными отверстиями и составлял 0,2 мм. Исследования проводились на семенах сосны обыкновенной.
сортировальное решето, семена сосны обыкновенной, частота вращения рабочего органа
ВВЕДЕНИЕ
Россия является одной из крупнейших лесных держав нашей планеты. Около 80% площадей приходится на долю хвойных древостоев.
За последние десятилетия наблюдается значительное сокращение лесных площадей. Причиной тому служат слабое финансирование, необоснованные объемы рубок, сокращение лесовосстановительных работ, снижение объемов заготовки лесосеменного материала, слабая техническая оснащенность лесного хозяйства.
В лесохозяйственном производстве отделении крылаток от семян осуществляется на специальных семяочистительных машинах [1-5]. Для обеспечения этого процесса принимается два типа машин:
- машины, предназначенные только для обескрыливания крылаток лесных семян;
- машины комбинированные, с полным циклом обработки семян (обескрыливание, очистка, сортировка).
В последние годы основное внимание уделяется развитию конструкции машин второго типа.
Предусматривается создание комплекса машин для извлечения, очистки и сортировки семян [6-10]. Преимущество машин второго типа состоит в том, что здесь в одном агрегате сосредоточены рабочие органы, исполняющие все операции по обработке крылаток семян.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: исследование частоты вращения и угла наклона рабочего органа на полноту выделения покодовой фракции.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Сортировальное решето является конечным элементом технологического процесса обработки семян и одновременно – одним из источников травмирования семян, при прохождении и застревании их в отверстиях. Теоретическими исследованиями установлено, что вероятность прохождения семян через отверстия различной формы неодинакова: у решет с продолговатыми отверстиями она выше, чем с квадратными, а у квадратных – выше, чем у круглых. С целью улучшения условий прохождения семян предложены решета со снятыми фасками и со скругленными краями. Для проведения экспериментальных исследований, подтверждающих теоретические положения, были изготовлены специальные решета: пластмассовое со снятыми фасками, пластмассовое со стандартными отверстиями и пластмассовое со скругленными краями. Кроме того, взято стандартное стальное решето с круглыми отверстиями. Исследования проводили на решетной установке, которая состоит из рамы, загрузочного бункера с питателем, решетного стана и элементов привода.
Зависимости полноты выделения прокодовой фракции ε были определены для различных сочетаний угла наклона α и частоты вращения рабочего органа ω при различной толщине семян. При этом, частота вращения ω менялась с шагом в 200 мин-¹ от 400 мин-¹ до 1200 мин-¹, угол наклона рабочего органа α менялся с шагом в 2° от 4° до 12°. Размерный промежуток был установлен с учетом размерных характеристик существующих решет с прямоугольными отверстиями и составлял
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ экспериментальных данных, представленных на рис. 1 позволяет сделать следующие заключения.
Для семян, имеющих толщину в пределах 1,0 –
Рисунок 1 - Влияние частоты вращения и угла наклона рабочего органа на полноту выделения проходовой фракции.
Угол наклона α = 6° с ростом частоты вращения ω дает некоторое увеличение показателя полноты выделения проходовой фракции ε, которая растет от 22,9% до 36,3%. Здесь, как и ранее, экстремум функции не наблюдается, что также говорит о ее дальнейшем увеличении.
При угле наклона α = 8° с ростом частоты вращения ω наблюдается увеличение значений функций от 25,9% до 31,1% при ω = 400–800 мин-¹. При дальнейшем росте частоты вращения, показатель полноты выделения проходовой фракции ε практически остается на одном уровне и колеблется в пределах 37%.
Рассматривая график функции при α = 10° можно сказать, что значения функции значительно выросли и имеют экстремум, приходящийся на значения частоты вращения ω = 800 – 1000 мин-¹. Наличие экстремума функции позволяет сделать вывод, что с дальнейшим ростом частоты вращения ω значения функции будут падать.
При α = 12° наблюдается снижение значения функции относительно предыдущего графика (α = 10°). Здесь также наблюдается экстремум функции, приходящийся на значение частоты вращения ω = 800 мин-¹.
При увеличении угла наклона α до 10° показатель полноты выделения проходовой фракции ε увеличивается. С дальнейшим ростом угла наклона α до 12°, значения показателя полноты проходовой фракции падают. Экстремум функции при α = 10°, приходящийся на ω = 800 – 1000 мин-¹ позволяет сделать вывод, что в данном случае мы имеем дело с оптимальными значениями угла наклона α и скорости вращения ω рабочего органа.
Рассматривая зависимости полноты выделения проходовой фракции ε от угла наклона α и частоты вращения ω рабочего органа для семян имеющих толщину в пределах 1,2 -
При α = 8° значения функции увеличиваются с ростом частоты вращения до 800 мин-¹. В дальнейшем, с увеличением частоты вращения ω, значения функции остаются на одном уровне и соответствуют 58 – 59%.
Рассматривая изменение показателя полноты проходовой фракции ε при α = 10° нетрудно заметить, что график имеет четко выраженный экстремум, приходящийся на значение частоты вращения ω = 800 мин¹.
При α = 12°, значения показателя полноты проходовой фракции немного снижаются относительно предыдущего графика (α = 10°). При этом, как и ранее, имеется четко выраженный экстремум, который также приходится на значение частоты вращения рабочего органа ω = 800 мин-¹.
Если мы рассмотрим зависимости полноты выделения проходовой фракции ε от частоты вращения ω и угла наклона α рабочего органа для семян с толщиной 1,4-
Функция имеет свой оптимум, при увеличении угла наклона рабочего органа до α = 6°, который приходится на ω=800 мин-1 и равный 80,4%.
При α = 8°, значения функции несколько уменьшаются. Но, как и в двух предыдущих случаях, наблюдается максимум значений функции, приходящийся на ω = 800 мин-¹ и равный 78,8%.
Рассматривая поведение функции при α = 10°, можно сказать, что значения функции значительно падают и ее экстремум, приходящийся на ω = 800 мин-¹, соответствует 73,5%.
Наименьшие значения функция имеет при α = 12°, но и здесь, как и во всех предыдущих случаях, наблюдается оптимум функции, приходящийся на ω = 800 мин-¹ и равный 67,3%.
Переходя к рассмотрению зависимости полноты выделения проходовой фракции ε от угла α и частоты вращения ω рабочего органа для семян с толщиной 1,6-
При изучении угла наклона α до 6° наивысшее значение функции вновь наблюдается сразу в 2 точках: ω=800мин-1 и ω=1000мин-1 и составляет 81,2%.
С увеличением угла наклона α до 8° оптимум функций вновь приходится на значение ω=800мин-1 и равняется 80,9%.
Рассматривая поведение функции при α = 10°, можно сказать, что значения функции резко уменьшаются по сравнению с двумя предыдущими графиками, при этом экстремум приходится на ω = 800 мин-¹ и соответствует 73,9%.
Переходя к рассмотрению графика α =12° видно, что в данном случае, как и во всех предыдущих, максимальное значение функции приходится на ω = 800 мин-¹ и равно 68,9%.
Вывод.
Детально проанализировав все рисунки, можно сказать, что при изменении угла наклона α от 4° до 8° для семян с толщиной 1,6-
С уменьшением толщины до 1,4-
Таким образом, из графиков видно, что при α = 8°, полнота выделения проходовой фракции оптимальна. Кроме того, в большинстве рассмотренных случаев графики имеют четко выраженный экстремум, при этом значения аргумента практически везде равны 800 мин-1, что представляет собой среднюю величину из всей области значений.
1. Малюков, С.В. Обзор конструкций машин для обескрыливания, очистки и сортировки семян / С.В. Малюков, А.В. Князев, А.А. Аксенов, Н.А. Бородин, А.В. Солнцев // Воронежский научно-технический Вестник. - 2019. - Т. 2. - № 2 (28). - С. 61-72..
2. Голев, А.Д. Обоснование технологических и конструктивных параметров безрешетного сепаратора вальцового типа для очистки и сортировки семян хвойных пород: дис… канд. техн. наук / А.Д. Голев. - Воронеж, 1992. - 165 с.
3. Филин, М.И. Машина для обескрыливания семян сосны и ели / М. И. Филин // Лесное хозяйство. - 1983. - № 10. - С. 66-67.
4. Свиридов, Л.Т. О классификации способов и устройств для обескрыливания лесных семян хвойных пород [Текст] / Л. Т. Свиридов // Лесной журнал. - 1997. - № 3. - С.15-19.
5. Аксенов, А.А. Модернизация машины для обескрыливания и очистки семян МОС-1А / А.А. Аксенов, С.В. Малюков // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2014. - Т. 2. - № 3-4 (8-4). - С. 19-22.
6. Нартов, П.С. Проектирование и расчет лесохозяйственных машин: учеб. / П.С.Нартов. - Воронеж: Изд-во ВТУ, 1980. - 192 с.
7. Машина для очистки, сортировки и обескрыливания лесных семян УМО-1. / Паспорт. Пушкино: ЦОКБ лесхозмаш, 1991. - 25 с.
8. Wang, S.S. Detection Technology for Impurity Removal Rate and Performance Index of Chinese Cabbage Seed Cleaning Machine / S.S. Wang, JT Ji, LX Geng, XL Xie // Ekoloji. - 2019. - Vol. 28. - Issue 107. - pp. 1745-1759
9. Giyevskiy, A.M. Substantiation of basic scheme of grain cleaning machine for preparation of agricultural crops seeds / A.M. Giyevskiy, V.I. Orobinsky, A.P. Tarasenko, A.V. Chernyshov, D.O. Kurilov // International conference on mechanical engineering, automation and control systems. - 2018. - Vol. 327. - DOI:https://doi.org/10.1088/1757-899X/327/4/042035
10. Tian, J.S. Leaf adhesiveness affects damage to fiber strength during seed cotton cleaning of machine-harvested cotton / J.S.Tian, X.Y. Zhang, W.F. Zhang, H.Y. Dong, X.L. Jiu, Y.C. Yu, Z .Zhao // Industrial crops and products. - Vol.107. - pp. 211-216. - DOI:https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.05.056
