Исследование сепаратора зерна с наклонным воздушным каналом путем проведения планируемого эксперимента Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

РЕЧЕНКО Денис Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Металлорежущие станки и инструменты».

Адрес для переписки: rechenko-denis@mail.ru ПОПОВ Андрей Юрьевич, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Металлорежущие станки и инструменты». Адрес для переписки popov_a_u@list.ru ЛЕОНТЬЕВА Екатерина Валерьевна, инженер 1-й категории кафедры «Машиноведение»; магистрант

гр. ПЭН-514 факультета элитного образования и магистратуры (ФЭОиМ). Адрес для переписки:katyleo@bk.ru МАТВЕЕВА Марина Геннадиевна, заведующая лабораториями кафедры «Машиноведение»; магистрант гр. ПЭН-514 ФЭОиМ.

Адрес для переписки: marina-matveeva-71@mail.ru

Статья поступила в редакцию 03.02.2015 г. © Д. С. Реченко, А. Ю. Попов, Е. В. Леонтьева, М. Г. Матвеева

УДК 631.362.36

А. В. ЧЕРНЯКОВ К. В. ПАВЛЮЧЕНКО В. С. КОВАЛЬ Д. Н. АЛГАЗИН

Тарский филиал Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина

Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина

ИССЛЕДОВАНИЕ СЕПАРАТОРА ЗЕРНА С НАКЛОННЫМ ВОЗДУШНЫМ КАНАЛОМ ПУТЕМ ПРОВЕДЕНИЯ ПЛАНИРУЕМОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Статья посвящена исследованию сепаратора зерна с наклонным воздушным каналом путем проведения планируемого эксперимента. Получены зависимости качественной характеристики работы сепаратора — полноты разделения. Выявлены значимые и незначимые факторы, оказывающие влияние на работу рассматриваемого сепаратора.

Ключевые слова: зерноочистка, сепарация, воздушный поток, угол наклона канала.

Одним из основных этапов производства зерна является послеуборочная обработка, заключающаяся в его очистке и сушке.

В настоящее время в сельском хозяйстве одной из основных является проблема очистки зерна, убранного комбайнами. Машины, агрегаты и комплексы послеуборочной обработки зерна изношены, и их производительность зачастую не устраивает сельских товаропроизводителей.

Предлагается использование зерноочистительного сепаратора с наклонным воздушным каналом и блоком гравитационных решет, позволяющего повысить качество разделения зерна на фракции (рис. 1) [1].

В результате теоретических исследований выяснено, что для сортировки зерна по аэродинамическим свойствам применение наклонного воздушного канала с днищем в виде решета, имеющего круглые отверстия, положительно отразится на производительности зерноочистительной машины. В производственных условиях очистки зерна от примесей на работу наклонного воздушного канала оказывает влияние множество факторов.

Задача настоящего исследования — выявить факторы, оказывающие наиболее значимое влияние на

работу сепаратора зерна с наклонным воздушным каналом.

При проведении экспериментальных исследований на лабораторной установке использовался наклонный воздушный канал длинной 1 м, высотой 0,1 м и шириной 0,18 м.

В качестве зернового материала использовалась пшеница сорта Росинка.

Отсеивающий эксперимент проводился с использованием плана Плакетта — Бермана [2]. При его проведении варьировались следующие факторы: С — удельная нагрузка на канал (Х1); V — скорость воздушного потока (Х2); а — угол наклона канала к горизонту (Х3); 1 — длина решета днища наклонного канала (Х4); п — число круглых отверстий решета (диаметром 0,01 м), (Х5);

Все перечисленные факторы отвечают требованиям управляемости, операционности, совместимости, однозначности и независимости. За критерий оптимизации принята величина полноты разделения, которую находили по формуле [3]:

Р

е =

95

Р 0 •а

Рис. 1. Общий вид пневматического сепаратора для фракционного разделения и очистки зерна: 1 — рама; 2 — пневмосепарационный канал; 3 — вентилятор; 4 — осадочная колонка; 5 — загрузочное устройство; 6 — дозирующее устройство; 7 — днище пневмосепарационного канала; 8 — блок решет; 9,10,11 — приемники фракций

Таблица 1

Уровни варьирования факторов

Факторы Уровни ^ варьирования С, кг/ч V, м/с а, град 1, м п, шт.

Кодированные значения Х1 Х2 Хз Х4 Х5

Верхний уровень ( + 1) 3200 15 10 0,8 800

Нижний уровень (—1) 700 10 5 0,65 700

Таблица 2

Матрица планирования эксперимента

Фактор Номер^^ опыта ^^ Х1 Х2 Хз Х4 Х5 Хб Х7 Полнота разделения е

1 1 1 1 1 1 1 1 0,331

2 1 1 -1 1 - 1 -1 -1 0,848

3 1 - 1 1 -1 1 -1 -1 0,788

4 1 - 1 -1 -1 - 1 1 1 0,469

5 - 1 1 1 -1 - 1 1 -1 0,836

6 - 1 1 -1 -1 1 -1 1 0,47

7 -1 - 1 1 1 - 1 -1 1 0,328

8 -1 - 1 -1 1 1 1 -1 0,760

где Р — количество полноценных зерновок, выделенных в канале за время опыта, кг; Р0 — общее количество зерна, поступившего за время опыта, кг;

а — относительное содержание полноценных зерновок в рабочем материале.

Для определения дисперсии оценок факторов к исследуемым были добавлены два фиктивных

(Х Х).

Каждый из действительных факторов варьировался на двух уровнях. Уровни варьирования представлены в табл. 1.

Эксперименты проводили согласно матрице планирования, представленной в табл. 2.

Результатом проведения отсеивающего эксперимента является получение линейной модели вида [4]:

У = ь о +Ёbixi

(2)

где к - число действительных факторов модели (не учитывая фиктивных).

Расчет коэффициентов регрессии ведется по формуле [4]:

Ё х<„Уи

Ь, =-

N

-, i = 0, 1, 2, ... к. , (3)

где N — число опытов модели, N = ^

(=1

¡=1

96

Результаты отсеивающего эксперимента

Таблица 3

' ' 1—■—^^^ Фактор Параметр ^ ' —■—^^^ Х1 Х2 Хз Х 4 Х 5 Х 6 Х 7

Коэффициент Ъ1 0,001 0,002 -0,002 -0,005 -0,003 -0,003 -0,004

Доверительный интервал ДЪ, 0,001

Значимость коэффициента значим значим значим не значим не значим не значим не значим

Остаточная дисперсия рассчитывается из выражения [4]:

N £b j=i

S =-7 N - k-1

(4)

где Ъ. — коэффициент регрессии при /-м фиктивном факторе (всего таких факторов М—к— 1).

Для проверки статистической значимости коэффициентов рассчитывается дисперсия коэффициента [4]:

S2

Sb Ч — ■

' \ N

(5)

Значимость коэффициентов регрессии определяется по ^критерию, причем статистически значимыми являются коэффициенты, удовлетворяющие условию [4]:

b КР -Sb:

(6)

Проверка полученной линейной модели на адекватность осуществляется по критерию Фишера:

S2

Р расч _ неад

Ff2fi = S 2

(7)

где S 2

дисперсия неадекватности, рассчитыва-

емая по формуле:

SS н

SS н

г =n Z(y»

)2

'„сп >

(8)

(9)

Получили модель, которая является адекватной на 1 %-ном уровне значимости: (Р>асч= 12,40<^"а6л = = 18,00).

Из табл. 3 видно, что статистически значимыми по критерию Стьюдента на 1 %-ном уровне значимости являются следующие факторы: удельная нагрузка на канал; скорость воздушного потока; угол наклона канала к горизонту.

Библиографический список

1. Черняков, А. В. Пневматический сепаратор / А. В. Черняков, К. В. Павлюченко, В. С. Коваль // Сельский механизатор. - 2014. - № 12. - С. 13.

2. Новик, Ф. С. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов / Ф. С. Новик, Я. Б. Арсов. - М. : София, 1980. - 304 с.

3. Евтягин, В. Ф. Связь экспериментальных и теоретических показателей работы решета / В. Ф. Евтягин // Сб. науч. тр. / Ом. с.-х. ин-т. - Омск, 1992. - С. 45-48.

4. Мельников, С. В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С. В. Мельников, В. Р. Алешкин, П. М. Рощин. - М., 1980. - 168 с.

где у и у — значения отклика в и-м опыте,

¿и расч 1 и эксп '

соответственно рассчитанное по уравнению регрессии и определенное экспериментально.

Количество повторностей каждого опыта принято равным четырем, исходя из принятых надежности опытов, равной 0,99 и ошибки опытов, равной 25 (5 — величина среднеквадратического отклонения).

ЧЕРНЯКОВ Алексей Витальевич, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры агро-инженерии Тарского филиала (ТФ) Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина (ОмГАУ).

КОВАЛЬ Владимир Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры агроинженерии ТФ ОмГАУ.

ПАВЛЮЧЕНКО Кирилл Владимирович, аспирант кафедры агроинженерии ТФ ОмГАУ. АЛГАЗИН Дмитрий Николаевич, доцент кафедры технического сервиса, механики и электротехники ОмГАУ.

Адрес для переписки: kirillpavl@mail.ru

Статья поступила в редакцию 07.05.2015 г. © А. В. Черняков, К. В. Павлюченко, В. С. Коваль, Д Н. Алгазин

Книжная полка

Кузьмичев, В. А. Основы проектирования вибрационного оборудования : учеб. пособие / В. А. Кузьмичев. - СПб. [и др.] : Лань, 2014. - 203 c. - ISBN 978-5-8114-1673-8.

В предлагаемом учебном пособии представлены материалы, изучение которых позволит получить начальные знания о проектировании некоторых типов вибрационной техники, используемой в строительстве и промышленности по производству строительных материалов. Предназначено для студентов технических и архитектурно-строительных университетов, обучающихся по направлениям «Машиностроение» и «Технологические машины и оборудование».

2

S

2

У

и=1