АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ЗЕРНА

АННОТАЦИЯ

В этой статье описано, что при пневматической сепарации используются такие аэродинамические свойства частиц, как их критическая скорость. Разработан пневмосепаратор, позволяющий использовать широкий диапазон параметров регулирования. Выявлены существенные факторы, влияющие на протекание процесса разделения, и определена теоретическая зависимость между этими факторами и эффективностью разделения. Основная цель исследования заключалась в анализе процесса сепарации в воздушном потоке измельченных семян зерна, в основном с привлечением теоретических соображений движения и поведения частиц смеси в пневматическом канале. Исследования и наблюдения дали почву для попытки вывести уравнение движения частиц в безудержном однородном воздушном потоке. Полученные уравнения могут быть использованы для расчета параметров движения частиц в пневмоканалах.

ABSTRACT

This paper on pneumatic separation makes use of the aerodynamic properties of particles, such as their critical velocity. A pneumatic separator has been developed that allows the use of a wide range of control parameters. Significant factors influencing the course of the separation process are identified, and the theoretical relationship between these factors and the separation efficiency is determined. The main goal of the study was to analyze the separation process in the air flow of crushed grain seeds, mainly with the involvement of theoretical considerations of the movement and behavior of the mixture particles in the pneumatic channel. Research and observations gave rise to an attempt to derive an equation for the motion of particles in an unrestrained homogeneous air flow. The resulting equations can be used to calculate the parameters of particle motion in pneumatic channels.

Ключевые слова: измельченные смеси, семена зерна, анализ пневмосепарации.

Keywords: crushed mixtures, seeds grain, analysis of pneumoseparation.

Введение. Увеличение производства зерна и динамичное развитие сельскохозяйственной отрасли создают необходимость создания современных и более производительных сортировочно-очистительных машин. Назначение таких машин для конкретных операций по подготовке сырья к переработке обусловлено рядом факторов, в том числе физическими свойствами зернового материала, уровнем точности очистки, а также производительностью технологической линии [1].

Процесс воздушной сепарации измельченных смесей зерна имеет определенную специфику, определяемую степенью измельчения, влажностью и скоростью воздушного потока в аспирационном канале сепаратора. Поэтому была принята рабочая гипотеза о том, что указанные выше технические параметры и физические свойства смесей оказывают решающее влияние на протекание и качество процесса воздушной сепарации белка из любой смеси измельченных семян зерна [7].

Целью исследования было:

• прежде всего определить влияние выбранных параметров и свойств измельченных смесей зерна на получение максимально возможного количества семядольной фракции;
• кроме того, была предпринята попытка определения взаимосвязи между условиями, при которых шел процесс шелушения, и эффективностью сепарации фракции семенного покрова в воздухе при различных скоростях воздушного потока [4].

Выбор модели структуры и граничные условия.

Исследование проведено с целью определения эффективности процесса разделения измельченных смесей трех сортов зерна, так как люпин является наиболее представительным видом. Исследование проводилось для трех скоростей воздушного потока; для всех задействованных сортов использовалась лабораторная система разделения воздуха [6].

Материалом для исследования послужили смеси, полученные путем дробления семян трех сортов зерна с помощью конусной дробилки. Ширина рабочей щели для трех разновидностей была следующей: а₁ = 2,5 мм, а₂ = 3,0 мм и а₃ = 4,1 мм соответственно. Из измельченного материала отвешивали 20 проб по 100 г каждая. Образцы влажностью W₁ = 10,1%, W₂ = 12,3%, W₃ = 13,8% и W₄ = 15,7% подвергали воздушной сепарации в аспирационном канале сепаратора [3]. Затем фракцию, отделенную потоком воздуха, просеивали вручную, чтобы отделить фракцию семядолей от фракции семенных покровов с фрагментами семядолей. Две фракции взвешивали с точностью до 0,01 г на электронных весах. На следующем этапе исследования полученные результаты были положены в основу расчета показателя эффективности сепарации. Показатель  определяли на основе следующего уравнения:

                                                                     (1)

где  – показатель эффективности сепарации (%);

b – содержание загрязняющего вещества (фракция семенного покрова) в отделяемой в воздушном потоке фракции (кг);

b₀ – содержание загрязняющего вещества во входящем материале (кг) [8].

Рассчитанные значения показателя  применяются при оценке эффективности процесса воздушной сепарации дробленой зерносмеси в зависимости от ее влажности, степени измельчения и скорости воздушного потока. Образцы всех зерновых смесей испытывали в лабораторном решетчато-воздушном сепараторе типа НСП (рис. 1) [4].

Рисунок 1. Схема следственного стенда

Испытания проводились при трех различных скоростях воздушного потока: V₁ = 7,8 м/с^–1, V₂ = 10,5 м/с^–1 и V₃ = 12,8 м/с^–1 [5].

Выводы. Увеличение влажности измельченных семян зерна вызвало значительное снижение значения показателя эффективности сепарации . При повышении влажности на 2% среднее снижение эффективности сепарации наблюдалось для зерна желтого на 8,1%, на 7,9% – для зерна синего и 2,9% – для зерна белого. Уменьшение ширины рабочей щели дробилки с а₃ = 4,1 мм до а₁ = 2,5 мм позволило повысить эффективность отделения фракции семядолей от фракции семенного покрова на 2,1–7,7% при влажности W₁ = 10,1% и на 5,5–11,6% при влажности W₄ = 15,7% в зависимости от сорта зерна. С увеличением скорости воздушного потока показатель эффективности сепарации увеличивался, но его увеличение сопровождалось увеличением количества ценной фракции, уносимой воздушным потоком. При увеличении скорости воздушного потока выше V₁ = 7,8 м/с^–1 (для влагосодержания в диапазоне от W₁ = 10,1% до W₄ = 15,7%) наибольший рост значения индекса эффективности сепарации отмечен для желтого люпина с 16,1% до 38,2%; соответствующее увеличение значений для голубого и белого люпина с 11,3% до 22,2% и с 90% до 23,9% соответственно. На основе результатов исследований, наблюдений и теоретического анализа были определены уравнения движения частиц в неограниченном равномерном потоке воздуха. С их помощью можно рассчитать параметры движения частиц отдельных компонентов зерновых смесей в воздуховодах.

Список литературы:

1. Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации (утв. Указом Президента РФ от 30 января 2010 г. № 120).
2. Кабулов Н.А., Холматов О.O. Automation processing of hydrotermic processes for grains // Universum: технические науки. – 2021. – Вып. 12 (93) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/tech/authors/item/kholmatov-oybek.
3. Хoлматов О.О., Бурхонов З.А. Проекты инновационных парковок для автомобилей // Вестник науки. – 2019. – № 12 (21). Т. 4 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.xn----8sbempclcwd3bmt.xn--p1ai/archiv/journal-12-21-4.
4. Хoлматов О.О., Негматов Б.Б. Разработка и внедрение интеллектуальной системы управления светофором с беспроводным управлением от arduino // Universum: технические науки. – 2021. – № 6 (87) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11943.
5. Холматов О.O., Бурхонов З., Акрамова Г. Автоматизация и управление промышленными роботами на платформе arduino // Science and Education Scientific Journal. – 2020. – V. 1, Issue 2 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.open-science.uz/index.php/sciedu/issue/view/7.
6. Холматов О.О, Дарвишев А.Б. Автоматизация «умного» дома на основе различных датчиков и arduino в качестве главного контроллера // Universum: технические науки. – № 12 (81). Ч. 1 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/pdf/tech/12(81)/12(811). 
7. Холматов О.О, Муталипов Ф.У. Создание пожарного мини-автомобиля на платформе arduino // Universum: технические науки. – 2021 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/pdf/tech/2(83)/2(83_1). 
8. Kholmatov O.O., Burkhonov Z., Akramova G. The search for optimal conditions for machining composite materials // Science and World International Scientific Journal. – 2020. – № 1 (77). – Vol. I / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://scienceph.ru/f/sci-ence_and_world_no_177_january_vol_i. 
9. Marasulov I.R., Tohirov A.I. The importance of automation of cotton receiving system // Eurasian Journal of Academic research Innovative Academy Research Support Center / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://doi.org/10.5281/zenodo.4898919.
10. Marasulov I.R., Toxirov A.I. A role of mechanical engineering in mechatronics // Journal NX – A Multidisciplinary Peer Reviewed Journal. – 2021. – P. 824–828 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://repo.journalnx.com/index.php/nx/article/view/1690.
11. Tokhirov A.I. Application procedure CAD/CAM/CAE – systems in scientific research” // Universum: технические науки. – 2021. – № 6 (87) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11836.
12. Tokhirov A.I. Methodology of teaching three-dimen modeling using the program «KOMPAS 3D» // Eurasian Journal of Academic research Innovative Academy Research Support Center / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://doi.org/10.5281/zenodo.4718298.
13. Tokhirov A.I. Technological process development using CAD-CAM programs // Science and Education. – June 2021 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://openscience.uz/index.php/sciedu/article/view/1561.
14. Tokhirov A.I. Using the graphical editor «КОМПАС 3D» in teaching computer engineering graphics // Universum: технические науки. – 2021. – № 7 (88) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12076.
15. Tokhirov A.I. Writing control programs for computer numeral control machines // Universum: технические науки. – 2021. – № 5 (86) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11810.
16. Tokhirov A.I., Marasulov I.R. Control models and information system of cotton storage in the claster system // Universum: технические науки. – 2021. – № 11 (92) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12486.