Способ и устройство для определения шелконосности шелковичных коконов без их взрезки

АННОТАЦИЯ

Работа относится к сельскому хозяйству – шелководству и может найти применение на коконосушилках, приёмных пунктах и гренажных заводах при определении действительного количества шелковой массы во время приёмки живых коконов. Предложен неразрушающий способ, математическая модель иустройство для определения шелконосности коконов в сдаваемой партии, который является наиболее важным с точки зрения определения качественных показателей шелка-сырца. Разработанный новый способ определения удельного объёма с помощью измерения разницы давления в рабочей камере прибора для определения шелконосности при пропускании воздуха через пористую оболочку живого кокона. В среднем погрешность при определении шелконосности предложенным методом не превышает 0,3 %.

ABSTRACT

The work relates to agriculture-sericulture and can be used in cocoon dryers, receiving points and grenage plants to determine the actual amount of silk mass during the acceptance of live cocoons. A non-destructive method, a mathematical model anddeviceare proposed for determining the silkiness of cocoons in the delivered batch, which is the most important from the point of view of determining the quality indicators of raw silk. Developed a new method for determining the specific volume by measuring the pressure difference in the working chamber of the device for determining silkiness when air passes through the porous shell of a living cocoon. On average, the error in determining silkiness by the proposed method does not exceed 0.3 %.

Ключевые слова: кокон, шелконосность, удельный объём, жидкостный манометр, относительная погрешность.

Keywords: cocoon, silkiness, specific volume, liquid pressure gauge, relative error.

1. ВВЕДЕНИЕ

Повышение качества коконов в значительной мере предопределяет степень разматываемости шелковой массы их оболочек, выход шелка-сырца, производительность кокономотального оборудования и труда, и в конечном итоге повысит доходы шелководов и рентабельность отрасли.

При существующей методике приемка от шелководов живых коконов по их общей массе и определении качества коконного сырья органолептическим по характеристике оболочки – трудно вести борьбу против сбора и сдаче коконов незрелых и низкого качества [1].

Метод определения удельного объёма с помощью измерения разницы давления в рабочей камере прибора для определения шелконосности при пропускании воздуха через пористую оболочку живого кокона запатентован нами в Агенстве интеллектуальной собственности Республики Узбекистан.

2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ФИЛЬРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ И РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

В настоящее время на заготовительных коконо приёмных пунктах шелконосность определяется по массе оболочек взрезанного образца, отобранного из партии живых коконов, при котором большое количество сортовых коконов приходит в негодность.

Известен способ определения шелконосности коконов, заключающийся в том, что предварительно взвешенные коконы насыпают в цилиндрическую емкость, а их шелконосность находят по объему, занимаемому коконами, по шкале, нанесенной на стенке емкости [2].

Однако, в таком способе при свободном насыпании невозможно обеспечить равномерность упаковки. Неоднородность упаковки коконов в цилиндрической емкости вызывает разброс значений величины шелконосности.

Известен также способ определения шелконосности коконов, заключающийся во взвешивании, определении суммарного объема оболочки и куколки по перепаду, давления в двух баках, в один из которых помещены коконы, и последующем расчете шелконосности [3].

Недостатком этого метода является невысокая точность, связанная с тем, что при его осуществлении не учитывается изменение температуры и влажности в баках, которые влияет на получаемые результаты.

Известен способ определения шелконосности живых коконов, основанный на прямопропорциональной зависимости шелконосности от удельного объёма коконов [4].

                                                                (1)

где К₁–коэфициент поправки, К₁=К₀S, S – сечение измерительной ёмкости прибора ФТИ-1, Н – высота слоя коконов, m – масса образца коконов, А-свободный член.

Однако по данному способу шелконосность определяется с большой погрешностью и не учитывается толщина оболочки коконов.

Известен [5] способ оценки шелконосности коконов, в котором предлагается определять шелконосность коконов по формуле

                                                                  (2).

Однако шелконосность по данному способу также определяется с большой погрешностью.

Известен способ оценки шелконосности коконов, в котором шелконосность определяют по формуле

Ш = К_з– V_ср + В₁ ,                                                                             (3)

либо по формуле

Ш = К₄ – М_ср + В₂,                                                                           (4)

Однако в формуле (3) V_cр – практически постоянная величина для данной породы или гибрида коконов в течении сезона заготовки коконов и шелконосность от неё практически не зависит.

По формуле (4) вообще невозможно определить шелконосность, так как известно, что шелконосносность обратно пропорциональна массе коконов (1), а по формуле (4) шелконосность прямо пропорционально средней массе кокона.

 Наиболее близким является способ оценки шелконосности коконов [6], где через иглу в кокон вливают жидкость с известным удельным весом, а шелконосность определяют по формуле:

                                                              (5)

где Y_об+кук – суммарный объём оболочки и куколки,

Р_общ- вес кокона,

Y_кук – удельный вес куколки,

Y_об – удельный вес оболочки кокона.

Определение шелконосности по этому способу происходит с большой погрешностью, так как разность между Y_об и Y_кук очень мала.

3. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.

Задачей, решенной в данной работе, являлось повышение точности при определении шелконосности живых коконов за счёт учёта толщины их оболочек.

Поставленная задача решалась тем, что в способе определения шелконосности кокона, включающем заполнение кокона и определение шелконосности по математической зависимости, оболочку кокона прокалывают инъекционной иглой, затем кокон помещают в герметичную камеру, соединенную с жидкостным манометром, и через иглу в кокон закачивают воздух при давлении Р = 12000 – 20000 Па, в в течение времени

𝛥t = 3 – 7 c , избыточное давление 𝛥Р, которое зависит от толщины оболочки, фиксируют жидкостным манометром, и определяют шелконосность по формуле:

Ш = К· Р·𝛥t / 𝛥P,

где Ш-шелконосность, %,

Р- давление, под которым воздух проходит в кокон, Па,

К – коэфициент, который зависит от породы кокона и объёма рабочей камеры, определяется градуировкой в начале сезона и измеряется в % / с.

Таким образом, чем меньше перепад давления на жидкостном манометре, тем больше шелконосность кокона.

Устройство для осуществления способа изображено на Рис.1.

Рисунок 1. Устройство для осуществления способа

Способ осуществляется следующим.

Кокон 1, на держателе 2 помещают в прозрачную герметично закрытую рабочую камеру 3, протыкают кокон иглой 4 и с помощью шприца 5 кокон заполняют избыточным воздухом в стандартном режиме: под давлением Р(12000-20000 Па) грузом 6 за определнное время 𝛥t (5 cек). Рабочая камера 3 определённого объема (в нашем случае 0,25 литра) трубочкой 7 с краником 8 соединена с U-образным жидкостным манометром 9, который с хорошей точностью показывает через время 𝛥t после закрытия краника 8 избыточное давление 𝛥Р по сравнению с атмосферным давлением. В итоге шелконосностьрасчитывают по формуле:

Ш = К· Р· 𝛥t / 𝛥P,                                                                              (6)

где Ш-шелконосность, измеряется в %,

Р - давление груза, в Па,

𝛥t–время, в течении которого шприц инжектирует воздух в кокон, после чего закрывается краник 8, в секундах,

𝛥P – избыточное давление на жидкостном манометре, в Па,

К –коэфициент, который зависит от породы кокона и объема рабочей камеры, определяется градуировкой в начале сезона и измеряется в % / сек.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ.

Данные, полученные по измерению шелконосности указанным способом на Янгиюльской головной коконосушилке Ташкентской области по сравнению со взрезкой приведены в таблице 1:

Таблица 1.

Результаты определения шелконосности

где М_к – масса кокона, в граммах,

М_об.- масса оболочки в граммах,

Р – давление груза массой 0,5 кг на шприц. в Паскалях (радиус шприца 1 см),

𝛥P - избыточное давление над атмосферным в жидкостном манометре к моменту времени 𝛥t, в Паскалях,

Ш – шелконосность в процентах, рассчитанная по формуле (6) при К=0,00755 %/сек (коэфициент зависит от породы коконов и объёма рабочей камеры),

Ш_взр = М_об. ·100 % / М_кшелконосностьвзрезки, в процентах,

𝛥Ш=/Ш – Ш_взр/ - разность по модулю между рассчитанной и шелконосностью взрезки (эталонной), в процентах.

В среднем погрешность при определении шелконосности предложенным методом не превышает 0,3 %, что точнее чем, например, данные по определению шелконосности на приборе ФТИ-1 (0,5 %) [4].

Пример: Кокон породы «Тетрагибрид-3» массой 1,73 граммов поместили в рабочую прозрачную камеру объёмом 0,25 литра и проткнули его инъекционной иглой. Гирю массой 0,5 кг положили через подставку на поршень шприца и включили секундомер. Одновременно открыли кран 8 на жидкостном манометре. Через 5 секунд закрыли кран 8 и определили показание на жидкостном манометре – 36,6 Па. Чем толще оболочка, тем меньше воздуха просочится через оболочку и тем меньше будет 𝛥P. Далее кокон разрезали и определяли массу его оболочки 0,282 грамма. Т.о. шелконосностьвзрезки оказалась 16,3 % . Подставим все данные в формулу (6): К = 0.0075 %/сек (получено градуировкой до начала эксперимента).

Р=1.6 · 10⁴ Па, 𝛥t = 5 ceк, 𝛥P=36,6 Па (3,36 водяного столба) и получим шелконосность 16,5 %.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, предложен неразрушающий способ, математическая модель и устройство для определения шелконосности коконов в сдаваемой партии, который является наиболее важным с точки зрения определения качественных показателей шелка-сырца. Разработанный новый способ определения удельного объёма с помощью измерения разницы давления в рабочей камере прибора для определения шелконосности при пропускании воздуха через пористую оболочку живого кокона. В среднем погрешность при определении шелконосности предложенным методом не превышает 0,3 %.

При этом повышение точности определения шелконосности достигается за счет учета перепада давления из-за разной степени пористости оболочек коконов.

Список литературы:

1. SU 711189.http://www.findpatent.ru/patent/711/711189.html.2020/.Способ определения шелконосности коконов/ Азимов С.А. и др. с.1-7.
2. Рубинов З.Б., Мухамедов М.М., Осипова JI.X., Бурнашев И.З. Шелкосырья и кокономотание. М.: Легпромбытиздат, 2006 г.,.200с.
3. Справочник по шелкосырью и кокономотанию. Под ред. Рубинова Э.Б. - М.:Легкая индустрия. 1986.- 375 с.
4. SU 101879. http://www.findpatent.ru/patent/130/1301879.html.2020/. Способ определения шелконосности коконов/ Б.Ф.Пилипенко,с.1-8.
5. SU 718505.http://www.findpatent.ru/patent/718/718505.html.2020/.Способ оценки шелконосности коконов/ Азимов С.А. и др., с.1-5.
6. Азимов С.А., Бурханов Ш.Д.,Кузьмин С.В., О точности определения шелконосности на приборе ФТИ-1,Реф.ж. «Шелк» изд. НИИНТИТЭИ, 1986,т.28,№6.с.9.