Научная статья на тему 'Экспериментальное определение конструктивных и режимных параметров протравителя зерна'

Экспериментальное определение конструктивных и режимных параметров протравителя зерна Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
137
34
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОТРАВИТЕЛЬ ЗЕРНА / МНОГОФАКТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ / МАТРИЦА ПЛАНИРОВАНИЯ / УРАВНЕНИЕ РЕГРЕССИИ / SEED DRESSER / MULTIFACTOR EXPERIMENT / PLANNING MATRIX / REGRESSION EQUATION

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Богомягких Владимир Алексеевич, Серёгин Александр Анатольевич, Опиев Олег Иванович

Определены оптимальный угол а постановки к горизонту образующей распределительного конуса и оптимальная производительность протравителя семян, обеспечивающая 100% качественную обработку зерна. Для исследования использован многофакторный эксперимент и получено уравнение регрессии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Богомягких Владимир Алексеевич, Серёгин Александр Анатольевич, Опиев Олег Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Experimental determination of seed dresser constructive and regime parameters

The optimal angle (a) of the distributive cone generating line setting to the horizon and the seed dresser optimal productivity providing 100% qualitative seed treatment is determined. Multifactor experiment for investigation is used and regression equation is received.

Текст научной работы на тему «Экспериментальное определение конструктивных и режимных параметров протравителя зерна»

УДК 631.53.027

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ

ПАРАМЕТРОВ ПРОТРАВИТЕЛЯ ЗЕРНА

© 2011 г. В.А. Богомягких, О.И. Опиев, А.А. Серёгин

Определены оптимальный угол а постановки к горизонту образующей распределительного конуса и оптимальная производительность протравителя семян, обеспечивающая 100% качественную обработку зерна. Для исследования использован многофакторный эксперимент и получено уравнение регрессии.

Ключевые слова: протравитель зерна, многофакторный эксперимент, матрица планирования, уравнение регрессии.

The optimal angle (a) of the distributive cone generating line setting to the horizon and the seed dresser optimal productivity providing 100% qualitative seed treatment is determined. Mul-tifactor experiment for investigation is used and regression equation is received.

Key words: seed dresser, multifactor experiment, planning matrix, regression equation.

В последнее время для предпосевной са распыла защитно-стимулирующих сус-обработки зерна широко используются пензий (рис. 1). Принцип их работы сле-протравители с восходящим потоком кону- дующий.

1 - бункер - дозатор; 2 - ёмкость для протравливания; 3 - распределительный конус; 4 - форсунка-распылитель

Из бункера-дозатора 1 зерно подаётся на распределительный конус 3. Далее зерно сходит с него и в свободном падении обрабатывается потоком суспензии, образуемым распылителями 4 (форсунками). Весь процесс обработки осуществляется в замкнутой ёмкости 2.

Эти протравливатели просты по конструкции, надёжны в работе, удобны в эксплуатации, обеспечивают достаточно высокое качество обработки зерна.

Однако до сих пор для таких протравителей не определён оптимальный угол а постановки к горизонту образующей распределительного конуса 3 и, как следствие этого, их оптимальная производительность, обеспечивающая 100% качественную обработку зерна.

Для решения этой задачи был использован многофакторный эксперимент с привлечением плана Бокса-Бенкина [1].

В качестве критерия оптимизации (отклика) принята полнота протравливания зерна, которая зависит от нормы расхода суспензии и обрабатываемого зерна [2].

Уровни факторов выбирали таким образом, чтобы оптимальные их значения, рассчитанные теоретически или учитывающие существующие ограничения, попадали в центр интервала варьирования (табл. 1).

Таблица 1

Значимые факторы, интервалы и уровни их варьирования

Значимые факторы Кодированное Интервал Уровни факторов

обозначение варьирования -1 0 +1

Угол наклона к горизонту обра-

зующей распределительного ко- 15 30 45 60

нуса а, град

Производительность протравителя по зерну пшеницы Ж, т/ч 2 1 3 5

Максимальным значением для первого фактора х являлся угол наклона боковой поверхности конуса к горизонту, равный а = 600, значение которого снижалось до а = 300, что и соответствовало интервалу его варьирования.

Для второго фактора х2 значения производительности установки принимались из соображений работоспособности, где звездным точкам соответствовала производительность 1 и 5 т/ч, а положения, соответствующие интервалу варьирования, определялись по установленным зависимостям.

Использовать в качестве управляемых факторов другие конструктивные параметры протравливателя нецелесообразно, так как они не являются определяющими для качественной обработки семян.

Значения первого фактора устанавливали изготовлением конусов с соответствующей градацией, второй фактор фиксировался величиной открытия дозатора на заданную производительность установки.

Матрица планирования представлена в таблице 2.

Таблица 2

Матрица планирования при оптимизации качественных показателей работы протравливателя семян

№ опыта х0 Х1 Х2 Х1 Х2 Х^ * Х2 Х2 Х2 Значение ДВ, % Отличит. точки

1 +1 60 5 +1 +1 +1 +1 +1 80

2 +1 30 5 -1 +1 -1 +1 +1 84 ПФЭ

3 +1 60 1 +1 -1 -1 +1 +1 86

4 +1 30 1 -1 -1 +1 +1 +1 90

5 +1 60 3 +1 0 0 +1 0 88

6 +1 30 3 -1 0 0 +1 0 92 Звёздные

7 +1 45 5 0 +1 0 0 +1 90 точки

8 +1 45 1 0 -1 0 0 +1 96

9 +1 45 3 0 0 0 0 0 98 Опыты в центре плана

10 +1 45 3 0 0 0 0 0 97

11 +1 45 3 0 0 0 0 0 98

12 +1 45 3 0 0 0 0 0 99

Порядок проведения опытов выполняется согласно теории случайных чисел. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались по известным методи-

кам [3]. После математической обработки экспериментальных данных получено уравнение регрессии

у = 97,27 - 2л1 - 3х2 - 7,24x2 - 4,24x2,

(1)

где у - процентное значение действующей суспензии (полнота обволакивания зерновок от заданной нормы), %.

Поверхность функции отклика (рис. 1) изучалась с помощью двумерных сечений.

Выполнив каноническое преобразование, получили уравнения:

= -2-14,48 • х;

= -3 - 8,48 • х,.

(2) (3)

Решая систему линейных уравнений, находим координаты центра поверхности отклика: х =-0,138 и х2 =-0,354.

Подставляя найденные значения х и в уравнение (1), определяем значение

х.

2

параметра оптимизации в центре поверхности отклика:

У5 = 97,943.

(4)

Угол поворота осей равен нулю градусов, т.е. уравнение (1) не имеет парных взаимодействий и коэффициенты регрессии в канонической форме равны: Ви =-7,237 и В22 =-4,237.

Рис. 1. Поверхность отклика зависимости качества обработки семян от угла образующей распределительного конуса и производительности установки

Характеристика двумерных сечений поверхности отклика представлена в таблице 3.

Поверхность отклика представляет собой эллипсоид (рис. 2), а ее центр - экстремум (максимум), так как канонические коэффициенты имеют одинаковые знаки.

Уравнение регрессии в канонической форме имеет вид:

У - 97,943 = -7,237 • Х1 - 4,237 • Х2 (5) После подстановки различных значений отклика У в каноническое уравнение (5) получаем семейство сопряженных изолиний (рис. 2).

Таблица 3

Характеристика двумерных сечений поверхности отклика по производительности протравителя

Коэффициенты центра сечения Отклик функции в центре сечения ¥а,% Угол поворота оси координат а, град

Х18 Х28

-0,138 -0,354 97,943 0

Расположение элементов производительности в области эксперимента представляет поверхность «эллипса». Центр эксперимента лежит за пределами области эксперимента. Максимальная степень обработки в данном случае будет при угле распределительного конуса 45° и производительности установки 3 т/ч.

Анализ рисунка 2 показывает, что изменение угла распределительного конуса а влияет на процесс больше, чем производительность установки, так как ось ординат меньше оси абсцисс. Это и характеризует более резкое изменение параметров качества обработки семян от угла распределительного конуса, поэтому Х и Х образуют сечения в виде эллипса.

Рис. 2. Двумерное сечение поверхности отклика качества протравливания в зависимости от производительности установки и угла а плоскостью ХБХ

Анализ поверхности отклика с помощью двумерных сечений показывает, какое значение действующего вещества (полнота протравливания в %) наносится на семена при различных режимах работы и настройки протравливателя. Например, при производительности установки, равной Ж = 1 т/ч и угле распределительного конуса а = 30°,

качество обработки семян будет равно 93% или при Ж = 3 т/ч и а = 600 качество обработки семян равно 96%.

Из анализа двумерных сечений функции отклика следует, что оптимальным значением угла а образующей распределительного конуса является угол, равный 45о, а производительность протравителя - 3 т/ч.

Литература

1. Агафонова, З.В. Заблаговременное протравливание семян / З.В. Агафонова. -Москва: Россельхозиздат, 1966. - 143 с.

2. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий

/ Ю.П. Адлер, ЕВ. Маркова, Ю.П. Грановский. - Москва: Наука, 1976. - 279 с.

3. Веденяпин, Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г.В. Веденяпин. -Москва: Колос, 1973. - 199 с.

Сведения об авторах

Богомягких Владимир Алексеевич - д-р техн. наук, профессор кафедры тракторов и автомобилей Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зер-ноград). Тел. 8(86359)43-6-51.

Серёгин Александр Анатольевич - канд. техн. наук, профессор, проректор по учебной работе Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зер-ноград). Тел. 8(86359)42-1-76.

Опиев Олег Иванович - аспирант Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии. Тел. 8(8472)23-55-81.

Information about the authors

Bogomyagkikh Vladimir Alexeevich - Doctor of Technical Sciences, professor of the tractors and cars department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359)43-6-51.

Seriogin Alexander Anatolyevich - Candidate of Technical Sciences, professor of the department of theoretical and applied mechanics, prorector of study, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359)42-1-76.

Opiev Oleg Ivanovich - postgraduate, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy. Phone: 8(472)23-55-81.

УДК 631.3.012.5.004.5

ОБОСНОВАНИЕ СБАЛАНСИРОВАННОГО СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ МОЩНОСТЬЮ ДВИГАТЕЛЯ И МАССОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ТРАКТОРА

© 2011 г. В.Г. Яровой, Н.В. Сергеев, Л.Ю. Шипик

Показана связь производительности агрегата с тяговым КПД трактора. Предложена зависимость тягового КПД от показателя энергонасыщенности как отношения мощности двигателя к массе трактора. Установлены оптимальные значения этого показателя в заданном интервале рабочих скоростей агрегата.

Ключевые слова: производительность, тяговый КПД, взаимосвязь, оптимизация, мощность двигателя.

The connection of working capacity and tractor propulsive efficiency from power-to-weight ratio as ratio of engine power to tractor mass is offered. The optimum values of this index in given working speed interval of this unit are established.

Key words: working capacity, propulsive efficiency, independency, optimization, engine power.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.