ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СЕПАРИРУЮЩЕЙ ГОРКИ С ЛОПАСТНЫМ ОТБОЙНЫМ ВАЛИКОМ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 631.356

Р.В. Безносюк, ассистент, Рязанский ГАТУ

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СЕПАРИРУЮЩЕЙ ГОРКИ С ЛОПАСТНЫМ ОТБОЙНЫМ ВАЛИКОМ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ

С целью анализа показателей сепарации при работе продольной пальчатой горки с отбойным валиком в виде наклонных дисков была принята программа лабораторных исследований, состоящая из трех этапов:

1. проведение полнофакторного экспери-

мента на усовершенствованном органе выносной сепарации - продольной прямоточной пальчатой горке с лопастным отбойным валиком;

2. определение скорости соприкосновения

лопасти отбойного валика с картофелем;

3. обработка результатов исследований и

их оценка по количеству удаленных почвенных и растительных примесей, потерям и повреждениям клубней.

Лабораторные исследования проводились на оригинальной лабораторной установке, установленной в производственном помещении ООО «Научно-образовательный центр Инновация» (рис. 1,2), которая состоит из разделительной горки 1, выполненной в виде наклонного транспортера, бесконечная транспортерная лента которого имеет рабочую 2 и обратную 3 ветви с упругими пальцами 4. В верхней части горки над головным барабаном наклонного транспортера расположен клубнеотражатель, выполненный в виде установленного на приводном валу отбойного валика 5, кинематически связанного с приводом 6 его вращения. Валик снабжен лопатками 7, размещенными продольными рядами по всей рабочей поверхности валика 5 на равном расстоянии друг от друга. Лопатки имеют форму прямоугольного параллелепипеда, одна из граней которого расположена в одной плоскости с касательной поверхностью отбойного валика, а большие грани расположены под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси валика 5, причем у выступов 7 каждого четного и нечетного продольного ряда соответственно эти углы равны по модулю, но зеркально отображены относительно плоскости, перпендикулярной оси валика 5. При этом выступы 7 отбойного валика 5 выполнены с резиновым покрытием.

В результате лабораторных исследований был произведен полнофакторный эксперимент по пла-

ну 23 [1] на продольной прямоточной пальчатой горке с лопастным отбойным валиком. Переменными факторами выступали: х1 - подача вороха, кг/с; х^угол наклона разделительной горки, градус; х- угловая скорость отбойного валика, об/ мин. Основные уровни и интервалы варьирования факторов представлены в таблице.

После проведения лабораторного исследования полученные результаты обрабатывались с использованием методов математической статистики [2]. В соответствии с поставленными задачами функциями цели в эксперименте являлись полнота сепарации растительных и почвенных примесей, повреждения клубней и потери клубней. После реализации полнофакторного эксперимента производилась статистическая обработка его результатов. После расчета коэффициентов регрессии и проверки их на значимость по t-критерию Стьюдента были получены уравнения регрессии:

Yz - -Z&Z ■ KL - 4,5 LT ■ жа f 2.e:5 .Jfj - ] MS 9D.QE3

полнота сепарации почвенных и растительных примесей:

Г,- Р>Т* Г, ■ <■ ч- J,™

повреждения клубней:

у ■ ElMl-x - □ -U1 ' X ,-■] №*■ I . [Ill -I -DCTl'x -х -X - IjJ-lvJ

потери клубней:

у . IVJ . -МО'Ч -014 ■ -ЧН1 ■ р ■ ■ + |ЛИН ■. 'Н tirt

С помощью полученных уравнений регрессии оптимизирована величина угловой скорости вращения лопастного отбойного валика ы, что наглядно представлено на рис.З.

По результатам лабораторного эксперимента были сделаны следующие выводы:

1) определено, что: полнота удаления растительных и почвенных примесей составляет 76,9...99,8%, повреждения клубней 0,08...3,54%, потери 0,21 ...4,17%

2) уточнена по результатам лабораторных исследований величина угловой скорости вращения лопастного отбойного валика ы, значение которой принято равным 156 об/мин.

© Безносюк Р. В., 2012

1 - разделительная горка; 2 - рабочая поверхность транспортерной ленты; 3 - обратная поверхность транспортерной ленты; 4 - упругие пальцы; 5 - отбойный валик; 6 - приводной вал; 7 - лопасти;

8 - электродвигатель.

Рисунок 1 - Схема лабораторной установки

1 - разделительная горка; 5 - отбойный валик; 6 - приводной вал; 7 - лопасти; 8 - электродвигатель; 9 - подающий транспортер; 10 - тара для почвенных и растительных примесей; 11 - тара для клубней.

Рис. 2 - Общий вид лабораторной установки

Таблица - Уровни и интервалы варьирования факторов при исследовании продольной пальчатой горки с лопастным отбойным валиком

№ Интервал Верхний Нижний

.о а. о \— п: м і & ^ О) варьиро- вания уровень уровень

си в ч ^ ш ” Натураль- Натураль- Кодиро- Натураль- Кодиро-

ное значе- ное значе- ванное ное значе- ванное

ние ние значение ние значение

1 Х1 кг/с 6 7,8 +1 1,8 -1

2 ><2 градус 10 35 +1 25 -1

3 Хз об/мин 40 170 +1 130 -1

1 1 \

%/М^ 153 9\ .—:— • ' • • ■' ' • ~! 157,9 *—

%0 %2 Ш М М ъо Ш Ш 156 153 160 , об/тг

1 - повреждения клубней 3% и менее; 2 - потери клубней 5% и менее; 3 - полнота сепарации почвенных и растительных остатков 80% и более

Рис. 3 - Оптимальная величина угловой скорости вращения ш разработанного лопастного отбойного валика

Библиографический список при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер,

1. РТМ-23236-72. Основы планирования экс- Е.Б. Макарова, Ю.В. Грановский. - М. : Наука. -

периментов в с/х машинах. - М., 1974. - 116 с. 1976. - 279 с.

2. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента

УДК 634.1-13

Н.В. Бышов, д-р техн. наук, профессор, Рязанский ГАТУ Е.А. Панкова, инженер, Рязанский ГАТУ И.А. Юхин, канд. техн. наук, Рязанский ГАТУ

ПРИМЕНЕНИЕ ДВУХФАКТОРНОГО ДИСПЕРСИОННОГО АНАЛИЗА В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МАШИНЫ ДЛЯ КОНТУРНОЙ ОБРЕЗКИ ПЛОДОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ С УСТРОЙСТВОМ СТАБИЛИЗАЦИИ РЕЖУЩИХ АППАРАТОВ

Анализ процесса обрезки плодовых насаждений с применением демпферного устройства выявил ряд параметров, влияющих на качество среза. К ним относятся неровности междурядий, влажность и структура почвы, состояние насаждений, вид культуры и ее сортовые особенности, погодные условия (температура и влажность воздуха), состояние энергетического средства, качество заточки пил и их частота вращения, тип рабочего органа, скорость движения агрегата, наличие демпферного устройства [1]. Детальный анализ вышеперечисленных параметров позволяет предположить, что наиболее существенное влияние на качество обрезки оказывают среднеквадратическое отклонение высоты микропрофиля междурядья и наличие демпферного устройства. В связи с этим была поставлена следующая задача экспериментального исследования: изучить степень влияния указанных параметров на чистоту среза

ветвей.

Объектом экспериментальных исследований являлся агрегат в составе трактора МТЗ-80 и машины для контурной обрезки плодовых насаждений на базе МКО-ЗА с устройством стабилизации рабочих органов.

Чтобы определить влияние устройства гашения колебаний на показатели качества выполнения технологического процесса обрезки, был спланирован эксперимент для проведения двухфакторного дисперсионного анализа [2].

Дисперсионный анализ особенно эффективен при изучении нескольких факторов. При классическом (регрессионном) методе исследования варьируют только один фактор, а остальные оставляют постоянными. При этом для каждого фактора проводится серия наблюдений, не используемая при изучении других факторов. Кроме того, при таком методе исследования не удается определить

© Бышов Н. В., Панкова Е. А., Юхин И. А., 2012

взаимодействие факторов при одновременном их изменении. При дисперсионном анализе каждое наблюдение служит для одновременной оценки всех факторов и их взаимодействий [3].

В нашем случае в качестве факторов рассматривались среднеквадратическое отклонение высоты микропрофиля междурядья (фактор А) и наличие демпферного устройства (фактор В). Высота неровности микропрофиля междурядья

- величина случайная, поэтому влияние уровней фактора А на изучаемую величину также можно считать случайным. Обозначим эти уровни А.,, А2,..., А10 (по числу обследованных междурядий). Уровни фактора В являются фиксированными. Обозначим их В^ДУО} и В2={ДУ1}. На уровне В1 рассматривается отсутствие демпферного устройства на агрегате, на уровне В2 - наличие предлагаемого демпферного устройства. Таким образом, получили смешанную модель для проведения дисперсионного анализа.

Поскольку выходной параметр - качество срезов ветвей - зависит не только от факторов А и В, но и от других факторов (различный механический состав почвы на опытном участке, климатические условия и т. п.), многие из которых невозможно учесть и которые могут по-разному сказаться на результате эксперимента, проводили рандомизацию опытов. Чтобы исключить влияние неже-

лательных факторов, устанавливали случайный порядок постановки опытов по времени, для этого воспользовались случайным распределением порядка проведения опытов. Минимальное число наблюдений на каждом уровне приняли равным трем.

На начальном этапе выдвигались следующие основные (нулевые) гипотезы:

- фактор А несущественно влияет на качество среза ветвей (Нд);

- фактор В несущественно влияет на качество среза ветвей (Нв);

- взаимодействие факторов А и В несущественно влияет на исследуемую величину - качество среза ветвей (Ндв).

Проверка условий применимости дисперсионного анализа [4] сделала обоснованным его использование в нашем случае для оценки влияния факторов А и В на исследуемую величину - качество срезов ветвей.

По стандартной методике при помощи табличного процессора Microsoft Excel были рассчитаны основные параметры модели двухфакторного дисперсионного анализа: межгрупповые дисперсии, дисперсии взаимодействия факторов, остаточная и общая дисперсии. Результаты расчета представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты расчета межгрупповых дисперсий

Компонента дисперсии Суммы квадратов Число степеней свободы Средние квадраты

Межгрупповая дисперсия (фактор А) 0,48679 9 0,05409

Межгрупповая дисперсия (фактор В) 0,11441 1 0,11441

Взаимодействие 0,02439 9 0,00271

Остаточная 0,00780 40 0,00019

Общая 0,63339 59

Определив экспериментальные значения критерия Фишера-Снедекора и сравнив их с табличными значениями критерия, делаем выводы:

- по фактору А: для уровня значимости а=0,05 нулевую гипотезу Нд отвергаем, то есть, считаем, что среднеквадратическое отклонение высоты неровностей микропрофиля междурядья существенно влияет на качество среза ветвей;

- по фактору В: для уровня значимости а=0,05 нулевую гипотезу Нв отвергаем, то есть, считаем, что наличие демпферного устройства существенно влияет на качество среза ветвей;

- по взаимодействию факторов А и В: для уровня значимости а=0,05 нулевую гипотезу Ндв отвергаем, то есть, считаем, что взаимодействие среднеквадратического отклонения высоты неровностей микропрофиля междурядья и факта

наличия демпферного устройства существенно влияет на качество среза ветвей.

Кроме того, в результате эксперимента установлено, что около 77% общей выборочной вариации показателя качества среза ветвей связано с влиянием высоты неровностей микропрофиля междурядий плодового сада и около 18% - с влиянием факта наличия у контурного обрезчика демпферного устройства. Оставшиеся 5% приходятся на действие неучтенных в эксперименте факторов [5]. Таким образом, анализируя данные эксперимента, можно утверждать, что применение демпферного устройства в машине для контурной обрезки плодовых насаждений в значительной степени компенсирует негативное влияние неровностей микропрофиля междурядья на качество среза ветвей.