Определение основных параметров усовершенствованного агрегата для сортировки семян хлопчатника методом математического планирования экспериментов

АННОТАЦИЯ

В статье показывается анализ сортировочных агрегатов семян хлопчатника и рассматривается вопрос о совершенствовании сортировочного агрегата для устранения выявленных недостатков. Представлены результаты определения основных параметров усовершенствованного агрегата сортировки семян ЧСА методом математического планирования экспериментов. В результате угол направляющей для семян относительно стенки ячейки составлял 40 °С, высота установки, направляющей семена в сортировочную камеру, составляла 100 мм, а высота направляющей для семян составляла 180 мм.

ABSTRACT

The article shows the analysis of sorting units of cotton seeds and considers the issue of improving the sorting unit to eliminate identified shortcomings. The results of determining the main parameters of an improved unit for sorting HSA seeds by the method of mathematical planning of experiments are presented. As a result, the angle of the seed guide relative to the cell wall was 40 ° C, the height of the seed guide in the sorting chamber was 100 mm, and the height of the seed guide was 180 mm.

Ключевые слова: сортировка семян, ЧСА, опушенный, сортировочная камера, разделитель семян, факторы, качество сортировки.

Keywords: seed sorting, CHSA, pubescent, sorting chamber, seed separator, factors, sorting quality.

В ходе эксплуатации в цехах подготовки посевных семян хлопчатника существующего агрегата сортировки опушенных семян марки ЧСА были выявлены следующие недостатки: во время эксплуатации производительность агрегата отрегулирована на ​​3000 кг/час, с подходом к установленной производительности отделение семян посевной фракции сократилось до 78,2 %.

При этом увеличились технические фракции семян и было обнаружено, что происходит примешивание посевных семян в техническую фракцию или, наоборот, в посевную – техническая фракция семян, что обусловлено несовершенством технологического процесса [1].

Это связано с тем, что рекомендация по планированию расчета потерь материалов в цехах подготовки посевных семян хлопчатника предусматривает, что техническая фракция семян не должна превышать 5–10 % в зависимости от всхожести семян [2].

Нижняя сторона шести отсекателев, установленных в камере агрегата для сортировки семян в дополнение к первой, была неэффективной и создавала неподвижную (мертвую) зону воздуха между этими отсекателями, было много случаев скопления семян на поверхности отсекателей. В сортировочной камере было отмечено, что движение семян во время полета изменялось от столкновения друг с другом и даже небольшие технические семена переносились во фракцию посевных семян.

В.Г. Ракипов, С.Т. Тухтабоев [3] изучили аэродинамические режимы работы агрегата ЧСА для сортировки опушенных семян с использованием вертикального воздушного потока и сделали ряд рекомендаций, исходя из того, что пневматическое сортировочное оборудование должно быть расположено в начале технологической последовательности. Преимущество вертикальных сортировочных устройств состоит в том, что они также выполняют функцию транспортировки семян вверх во время сортировки.

Однако выполнение этих рекомендаций не было полностью эффективным, и вышеупомянутые недостатки были сохранены в существующем агрегате ЧСА.

Для преодоления вышеуказанных недостатков существующего агрегата сортировки семян ЧСА автором предложен усовершенствованный вариант агрегата (рис. 1) [4].

После завершения соответствующих усовершенствований в агрегате для сортировки семян ЧСА проводились предварительные эксперименты с целью определения границ основных технологических параметров, обеспечивающих сортировку опушенных семян хлопчатника. Экспериментальные работы проводились на семенах селекционного сорта Наманган-77, опушенность семян – 8,2 %, масса 1000 семян – 118,0 г, механическая поврежденность – 3,6 %, зосоренность – 1,2 %, всхожесть – 92 %.

На основании анализа результатов первоначальных экспериментов принято, что нижний радиус изгиба приемного потрубка R = 160 мм и угол наклона потрубка α = 45 °С.

Рисунок 1. Схема усовершенствованного агрегата ЧСА:

1 – пневмотруба для всасывание семян; 2 – разделительная камера; 3 – направитель семян; 4 – отсекатель; 5 – направитель; 6 – камера для сбора технической фракции семян; 7–8 – вакуум-клапан; 9 – приемный патрубок; 10 – вентилятор; 11 – циклон; 12 – регулирующая заслонка для входа воздуха

Критериями оценки качества разделения семян в сортировочной камере были выбраны: У₁ – выход посевной фракции семян, У₂ – выход технической фракции семян и У₃ – увеличение массы на 1000 семян.

По результатам предварительных исследований были выбраны уровни и шаги варьирования факторов, влияющих на качество очистки (табл. 1).

Таблица 1.

Уровни факторов и интервалы их варьирования

Экспериментальные исследования проведены по плану В₃ многофакторного эксперимента. Число различных опытов равно 14; число повторений – 3; число факторов – 3.

Были получены следующие уравнения регрессии, которые адекватно описывают все выходные параметры процесса сортировки в результате первоначальной обработки результатов эксперимента с использованием компьютерной программы PLANXР-2 второго порядка:

– выход посевной фракции:

Y₁ = 95.479 + 6.013 X₁ – 3.207 X₂ + 0.593 X₃ – 5.679 X₁² + 0.517 X₁X₂ – 0.550 X₁X₃ – 0.613 X₂² – 0.458 X₂X₃ – 0.346 X₃²;

– выход технической фракции:

Y₂ = 2.904 – 5.013 X₁ + 2.950 X₂ – 0.340 X₃ + 3.829 X₁² – 1.058 X₁X₂ + 0.125 X₁X₃ + 1.379 X₂² + 0.292 X₂X₃ + 0.829 X₃²;

– повышение массы 1000 штук семян:

Y₃ = 2.919 – 0.817 X₁ – 0.317 X₃ – 0.905 X₁² + 0.129 X₁X₂ – 0.112 X₁X₃ + 0.195 X₂² – 0.229 X₂X_3.

Рассмотрен вопрос оптимизации для определения оптимальных параметров направляющей семян, установленной в сортировочной камере, при условии:

У₁ – выход посевных семян в пределе 95–96 %;

У₂ – выход технических семян в пределе 3–5 %;

У₃ – повышение массы 1000 штук семян на 3 г.

Задача оптимизации решена с помощью метода случайного поиска, и получены следующие оптимальные решения (табл. 2):

Таблица 2.

Результаты оптимизации математических моделей

Заключение. Согласно результатам экспериментов, угол направляющей семян относительно стенки камеры составляет 40 °С, высота установки, направляющей семена в сортировочную камеру, – 100 мм, высота направляющей семян – 180 мм.

Список литературы:
1. Джамолов Р.К., Махмудов С. Результаты проделанной работы по усовершенствованию агрегата очистки и сортировки опушенных семян в специализированных цехах подготовки посевных семян // Текстильная проблема. – 2012. – № 4. – С. 64–65.
2. Ракипов В.Г., Джамолов Р.К. Изучение современных цехов по подготовке опушенных и оголенных семян с использованием зарубежного оборудования и обеспечение их нормативно-технической документацией : отчет по НИР № 0710. – Paxta tozalash IICHB, 2008. – С. 35.
3. Устройство для очистки и сортирования семян хлопчатника // Патент № IH DP 9800035.1. Ташкент. 1998 / Ракипов В.Г., Тухтабоев С.Т.
4. Устройство очистки и сортировки семян // Патент на полезную модель № FAP 00842. 2013 / Ракипов В.Г., Джамолов Р.К., Тўйчиев В.Х., Махмудов С.С.