Математическое моделирование процесса очеса при исследованиях некоторых параметров очесывателя для очеса зеленных листьев и коробочек кенафа

Mathematical modeling of the tow cleaning process during studies of some combing machine parameters for towing green leaves and kenaf boxes
Цитировать:
Абдурахманов А.М., Игамбердиев Х.Х. Математическое моделирование процесса очеса при исследованиях некоторых параметров очесывателя для очеса зеленных листьев и коробочек кенафа // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 3 (72). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/9091 (дата обращения: 07.10.2022).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В статье предоставлена математическая модель процесса по полноте очеса семенных коробочек и повреждаемости стеблей кенафа. Максимальная полнота очеса (до 100%) при минимальном повреждении стеблей (не более 3%) обеспечивается при следующих параметрах двухбарабанногоочесывателя: диаметр барабанов – 400мм; окружная скорость барабанов – 500 мин; зазор между барабанами 13мм; количество бил- 4 шт.

ABSTRACT

The article presents a mathematical model of the process for tow completeness of seed boxes and damage for kenaf stems. The maximum tow completeness (up to 100%) with minimal damage to stems (not more than 3%) is ensured with the following parameters of the double-cylinder combing machine: cylinder diameter - 400 mm; cylinder peripheral speed - 500 min; the gap between cylinders- 13mm; the number of bills - 4 pcs.

 

Ключевые слова: Оптимизация, планирование, исследование, листья, коробочек, очес, луб, повреждаемость, стебель, барабан.

Keywords: optimization; planning; research; leaves; boxes; tow; bast; damage; stem; cylinder.

 

Задача исследования состоит в том, чтобы варьируя значениями независимых переменных величин, т.е. входными факторами, найти такое условие протекания технологического процесса очесывания, при котором обеспечивается полнота очеса зеленых листьев коробочек не менее 98% и повреждаемость стеблей не более 3%.

Решением задачи оптимизации факторов намечено достигнуть с помощью метода планирования экспериментов. В качестве факторов оптимизации(отклика) приняты полнота очеса y’ и повреждаемость луба y’’, выраженные в процентах. На основании предыдущих исследований путем априорного ранжирования были установлены основные управляемые факторы и уровни их варьирования. (табл. 1).

Задача исследования состоит в том, чтобы варьируя значениями управляемых факторов найти такое условие процесса, при котором достигается максимальная полнота отделения листьев и коробочек и минимальная повреждаемость дуба. На основании априорной информации о значительной кривизне поверхности откликов принят план второго порядка Хартли. Его преимущество по сравнению с другими планами заключается в том, что требуется меньше количество опытов.

Таблица 1.

Основные факторы и уровни их варьирования

Обозначение

Наименование

фактора

Еди -

ницаизме -

рения

Уровни варьирования

факторов

Кодиро

ванное

Нату-

ральн.

-I

0

+I

D

Диаметр барабана

мм

300

350

400

n

Частота вращения барабана

400

450

500

S

Зазор между траекториями лопастей барабана

мм

30

20

10

Число лопастей на барабане

Шт.

3

4

5

 

Для удобства вычислений независимых переменных факторов, перейдем от размерных значений  и безразмерных по формуле

 ,                                                                       (1)

где –основной уровень;

–шаг варьирования  - фактора;

–кодированное значение  - фактора;

–натуральное значение -фактора на верхнем или нижнем уровне.

Связь между входными и выходными факторами представляется в виде уравнения регрессии

,                                                  (2)

где – значение исследуемого параметра оптимизации;

–кодированные значения факторов ;

–оценка коэффициента уравнения регрессии, соответствующего  - го фактора;

–оценка коэффициента уравнения регрессии, соответствующего взаимодействию факторов.

Опыты производились на лабораторной установке. При проведении экспериментов в каждой точке спектра Хартли осуществлялось по три параллельных опыта. Результаты экспериментов обрабатывались на ЭВМ «Наири-2. Проверка гипотезы о воспроизводимости эксперимента проводилась с помощью критерия Кохрена, а значимость коэффициентов регрессии определялась критерием Стьюдента при уровне значимости 0,05.

После обработки экспериментальных данных и оценки значимости коэффициентов получены следующие уравнения регрессии:

Для полноты очеса.

(3)

Для повреждаемости луба

 (4)

Значимость большинства коэффициентов при квадратичных членах и парных взаимодействиях в уравнениях (3),(4) подтверждает правильность описания процесса полиномами второй степени. Проверка гипотезы об адекватности моделей и функции отклика производилась с помощью критерия Фишера. Для полноты очеса  для повреждения луба  , то есть в обоих вариантах экспериментальные значения коэффициентов меньше табличного. Следовательно, гипотеза об адекватности регрессионной модели и функции отклика не противоречит данным произведенных экспериментов.

Анализ уравнения регрессии (3) и (4) показывает, что в его правой части факторы   , и   имеют знак плюс. Следовательно полнота очеса и повреждаемость луба увеличивается с увеличением диаметра барабана, частоты их вращения и величины зазора между траекториями лопастей смежных барабанов. Легко заметить, что более всего влияет на полноту очеса диаметр барабанов при принятых уровнях варьирования, так как коэффициент при  наибольший. А на повреждаемость луба наибольшее влияние оказывает частота вращения барабана, где значение коэффициента при  в уравнении (4) выше других.

Пользуясь уравнениями (3) и (4), были определены: оптимальные сочетания диаметра барабана, частота их вращения, величины зазора между траекториями лопастей барабанов и количества лопастей на барабане, обеспечивающие требуемый максимум полноты очеса при минимуме повреждаемости луба. Задача состояла в том, что при заданном минимально допустимом значении повреждаемости луба (не более 3%) необходимо было найти условный экстремум для функции полного очеса.

Это задача также была решена на ЭВМ «Наири-2» путем исследования уравненийрегрессии (3) и (4) на экстремум, что позволило определить оптимальные значения уровней факторов, которые приведены для полноты очеса листьев и коробочек, а также повреждаемости луба (Таблица 2)

Таблица 2.

Оптимальные значения варьируемых факторов

начение

факторов

Факторы

, мм

, мм

, шт.

Кодированное

+I

0,I875

0,675

0,25

Натуральное

400

509,4

13,25

4,25

Округленное

400

500

13

4

 

Таким образом, оптимальными значениями факторов очесывающего барабана кенафоуборочного комбайна является: D = 400 мм, n = 500 , S = 13 мм, Z = 4 шт. При этих значениях полнота очеса листьев и коробочек составляет 98 %, а повреждаемость луба – 2,I3 % , то есть не превышает 3%.

 

Список литературы:
1. Игамбердиев Х.Х и др «Кенафоуборочный комбайн с очесывающим аппаратом» Журнал «Молодой ученый» №3 (407) Казань, 2016 г. с 107-108
2. Игамбердиев Х.Х. и др «Обоснование параметров очесывающего аппарата кенафоуборочного комбайне» Журнал «Молодой ученый» №2 (106) Казань, 2016 г. с 161-162

 

Информация об авторах

студент, Джизакский Политехнический институт, Узбекистан, г. Джизак

Student, Jizzakh Polytechnic Institute, Uzbekistan, Jizzakh

канд. техн. наук, доцент, Джизакский Политехнический институт, Узбекистан, г. Джизак

Candidate of Sciences, Associate Professor, Jizzakh Polytechnic Institute, Uzbekistan, Jizzakh

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top