Результаты определения параметров шнекого-колкового смесителя протравителя семян, влияющих на качество протравливания

АННОТАЦИЯ

В статье описываются результаты экспериментов по определению основных параметров, влияющих на качество работы шнеково-колкового смесителя для протравливания. На основании проведенных однофакторных экспериментов были определены факторы, влияющие на качество протравливания. Для определения оптимальных параметров были использованы методы математического планирования экспериментов и получены следующие показатели: скорость вращения барабана соответствует 200 об/мин, длина барабана – 580 мм, угол поворота относительно оси смесительного барабана – 45°, а диаметр трубы для установки планок – 125 мм.

ABSTRACT

The article describes the results of experiments to determine the main parameters that affect the quality of processing pubescent seeds in a screw-ring mixer. Based on the conducted one-factor experiments, the factors affecting the quality of the preparation were determined, the methods of mathematical planning of experiments were used to determine the optimal parameter, and the rotation speed of the drum was 200 rpm, the length of the drum was 580 mm, the rotation angle relative to the axis of the mixing drum was 450, and pipes for mounting strips 125 mm.

Ключевые слова: смеситель, шнеково-колковый, барабан, опушенные семена, полнота протравливания, колковая планка, труба.

Keywords: mixer, auger-pecker, drum, pubescent seeds, full dressing, peel bar, pipe.

В настоящее время протравливание семян хлопчатника химическими препаратами осуществляется в централизированном порядке в специализированных цехах по подготовке посевных семян при хлопкоочистительных заводах, так как согласно постановлению Кабинета Министров Республики Узбекистан № 604 от 23.12.2004 построен 31 специализированный цех по подготовке посевных семян хлопчатника [4]. Для этой цели используются протравливатели, в которых нанесение частиц ядохимиката на поверхность семян производится за счет их механического перемешивания в соответствующих рабочих органах.

Качество протравливания наряду с другими факторами зависит от конструктивно-технологической схемы и режимов работы протравливателей. Существующие протравливатели работают в основном по принципу механической транспортировки и подачи семян в камеру протравливания, где происходит нанесение препарата с последующим перемешиванием и выгрузкой протравленных семян механическими устройствами. Основными недостатками существующих конструкций протравливателей являются неравномерность распределения суспензии по поверхности семян, завышенный расход рабочей жидкости.

Для этого разработан смеситель для протравливателей, который перемешивает суспензию с семенами скоростным путем для однородного распределения суспензии по поверхности опушенных семян (рис. 1).

Рисунок 1. Смеситель для скоростного перемешивания семян:

1 – шнеково-колковый барабан; 2 – шкив; 3 – мотор-редуктор; 4 – горловина для приемки семян в виде бункера

Шнеково-колковый смеситель предназначен для более быстрого перемешивания семян препаратом при передаче семян в барабанную смесительную машину марки D-2-VH Jubus (Испания), которая установлена ​​в цехах для протравливания посевных семян хлопчатника.

Для определения параметров устройства шнеково-колкового барабана эксперименты проводились на основе следующих показателей (рис. 2) [1; 3]:

– скорость вращения барабана (V), об/мин;

– ширина планок (h), мм;

– угол установки колков (α°);

– длина барабана (L), мм;

– диаметр трубы для установки планок (d), мм;

– количество колков в перемешивающем барабане, штук.

Рисунок 2. Основные исследуемые параметры шнеково-колкового барабана

В эксперименте использовались семена селекционного сорта С-6524 R-2 со степенью механического повреждения 5,0 %, степенью опушенности 7,7 % и влажностью 8,2 %. Эксперименты проводились в лаборатории АО «Пахтасаноат илмий маркази» с установкой колков на барабане смесителя в количестве 53 штук [2].

Эксперименты проводились при высокой – 4000 кг/час и низкой – 2500 кг/час производительности оборудования для обработки семян. Сначала проводились эксперименты для регулировки производительности дозатора семян. Чтобы отрегулировать производительность дозатора, в бункер было засыпано 20 кг опушенных семян и установлен дозатор с вышеуказанной производительностью. После запуска дозатора определяли время прохода семян. При этом определено, что при производительности дозатора 2500 кг/час время прохода семян составляет 29 секунд, а при производительности 4000 кг/час – 18 секунд.

Исходя из экспериментальных данных, возникает необходимое требование, заключающиееся в том, что время перемешивания скоростного смесителя должно соответствовать производительности работы дозатора семян, то есть время быстрого перемешивания может варьироваться от 18 до 29 секунд в зависимости от производительности работы.

При проведении экспериментов установлено, что скорость вращения барабана составляет 250 об/мин. Результаты экспериментов приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1.

Результаты экспериментов при установке производительностью 2500 кг/час

Таблица 2.

Результаты экспериментов при установке производительностью 4000 кг/час

Из результатов в приведенной выше таблице 1 видно, что, когда производительность работы дозатора семян составляла 2500 кг/час, технологический процесс быстрого смесителя не отвечал требованиям как по времени при ширине планок 20 мм. Было отмечено, что процесс быстрого перемешивания семян соответствовал требованию времени (29 сек), когда угол поворота стержней был установлен равным 45° в вариантах с шириной планок 35 мм, а в вариантах с шириной 50 мм не удовлетворял заданному требованию по времени.

Анализ данных в таблице 2 показывает, что в вариантах, в которых рабочая производительность дозатора семян была доведена до 4000 кг/час, эффективность работы быстрого смесителя не соответствовала эффективности работы дозатора. В тех случаях, когда углы установки колковых планок составляли 15° и 75°, наблюдалось, что между быстро смешивающимися колковыми планками происходили забои.

Известно, что на образование забоев в процессе быстрого перемешивания семян в основном влияют количество колковых планок в перемешивающем барабане и угол их установки.

Поэтому были проведены эксперименты с целью максимального уменьшения количества забоев без влияния на качество смешивания семян.

Эксперименты проводились при максимальной производительности работы дозатора семян. Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Результаты экспериментов по изучению количества быстро смешивающихся колковых планок и влияния их угла установки на время перемешивания при производительности дозатора семян до 4000 кг/час

Результаты экспериментов (таблица 3) показывают, что уменьшение количества колковых планок до 27 шт. соответствует требованиям технологического процесса, но дальнейшее уменьшение количества колков менее 27 шт. увеличивает время перемешивания. Это происходит ввиду замедления движения семян в камере быстрого смешивания, вследствие чего имеют место отдельные случаи переполнения семян в приемной горловине.

Экспериментальные наблюдения показали, что полнота протравливания подающихся семян из дозатора увеличивается из-за быстрого смешивания семян, проходящих через смеситель.

В результате однофакторных экспериментов были определены параметры, которые влияют на производительность и качество работы скоростного смесителя.

Последующие эксперименты проводились с использованием метода математического планирования для поиска их рациональных значений.

Критериями оценки качества протравливания семян в устройстве быстрого смешивания были приняты: производительность устройства – Y₁, полнота протравливания – Y₂ и увеличение механической поврежденности семян – Y₃.

По результатам предварительных исследований были выбраны уровни и шаги варьирования факторов, влияющих на качество протравливание (таблица 4).

Таблица 4.

Уровни факторов и интервалы их варьирования

При проведении экспериментальных исследований был выбран план многофакторного эксперимента В₄.

В результате обработки экспериментальных данных с использованием компьютерного программного обеспечения были получены следующие уравнения регрессии, описывающие процесс протравливания:

– производительность устройства:

Y₁ = 3.712 + 0.144 X₂ – 0.059 X₃ – 0.451 X₁² + 0.044 X₁X₂ – 0.027 X₁X₄ – 0.048 +X₂X₃ – 0.052 X₂X₄ – 0.069 X₃X₄ + 0.115 X₄²;

 – полнота протравливания:

Y₂ = 95.470 – 0.663 X₁ – 1.120 X₂ + 0.113 X₃ + 1.380 X₄ – 2.670 X₁² – 0.737 +X₁X₂ – 0.879 X₁X₃ + 1.090 X₁X₄ – 1.170 X₂² – 0.435 X₂X₃ + 0.387 X₂X₄ – 0.837 +X₃² + 1.279 X₃X₄ – 1.587 X₄² ;

– увеличение механической поврежденности семян:

Y₃ = 0.423 + 0.044 X₂ + 0.325 X₁² + 0.141 X₂² – 0.109 X₄².

Рассмотрим вопрос оптимизации для определения оптимальных параметров колково-шнекого смесителя. При условии: Y₁ – max; Y₂ > 91,5 %; Y₃ < 1,0 %.

Задача оптимизации была решена с помощью современной компьютерной программы с применением методов случайного поиска, при этом были получены следующие оптимальные значения (таблица 5).

Таблица 5.

Результаты оптимизации математических моделей 

Вывод. Согласно результатам исследования определены основные параметры скоростного смесителя для перемешивания семян хлопчатника при их протравке: скорость вращения барабана – 200 об/мин, длина барабана – 580 мм, угол поворота относительно оси барабана – 45°, диаметр трубы для установки планок составил 125 мм.

Список литературы:
1. Акрамов А.А., Джамолов Р.К. Технология протравливание посевных семян хлопчатника и оборудование для его осуществления // Инновации, качество и сервис в технике и технологиях. IV Международная научно-практическая конференция, посвященная 50-летию Юго-Западного государственного университета (Курск). Т. 1. – Курск, 2014. – С. 27–29.
2. Джамолов Р.К. Определение проводимости дозатора семян протравливателя посевных семян хлопчатника // Ирригация и мелиорация. Специальный выпуск. – Ташкент, 2019. – 135 с.
3. Джамолов Р.К., Акрамов А.А., Абдугаббаров Ш. Определение параметров механизма дозатора суспензии в зависимости от дозатора семян // Сборник научных трудов XII Международной научно-практической конференции (19–20 марта 2015 г.). Т. 2. – Курск, 2015. – С. 26–29.
4. Постановление Кабинета Министров Республики Узбекистан от 23 декабря 2004 года № 604 «О мерах по совершенствованию организации семеноводства хлопчатника».