CC BY
73
2. Гафиятуллин, А.А. Обеспечение работоспособности шатунных подшипников автотракторных двигателей путем создания неразрывности масляного потока: дис. ... канд. техн. наук / А.А. Гафиятуллин. - Саратов, 2005.
3. Пат. 016662 RU G 01 M 15/00. Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания / А.В. Гриценко, Д.Д. Бакайкин, С.С. Куков. - №2007115357; заявл. 10.04.07; опубл. 10.08.08.
'--------♦------------
УДК 631.56 А.А. Абидуев, Ал.А. Абидуев
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ ОТ ЯЧМЕНЯ
Разработана математическая модель процесса очистки семян пшеницы от ячменя по совокупности признаков.
Ключевые слова: моделирование, семена, очистка, примеси, доход.
A.A. Abiduev, Al. A. Abiduev
MODELING THE PROCESS OF WHEAT SEED SORTING FROM BARLEY
Mathematical model of the process of wheat seed sorting from barley is designed.
Key words: modeling, seeds, sorting, admixture, gain.
Подготовленные к посеву семена пшеницы в хозяйствах Забайкалья имеют низкое качество в основном по засоренности. В семенном материале содержатся семена сорных (татарская гречиха, овсюг) и других культурных растений (ячмень, овес, рожь). Из указанных примесей к трудноотделимым относятся татарская гречиха, ячмень и рожь. В данной статье рассматривается очистка семян пшеницы от ячменя.
Вариационные кривые семян пшеницы и ячменя по размерам, скорости витания и удельной массе перекрываются в той или иной степени. В меньшей степени их вариационные кривые имеют перекрытие по длине. Мелкие семена ячменя, перекрывающиеся с семенами основной культуры по длине, необходимо выделить из обрабатываемого материала перед триерованием, используя другие признаки. Н.Н. Ульрих [1] показал, что для решения в каждом конкретном случае вопроса о возможности полного разделения смеси на компоненты, в случае, когда вариационные кривые их частично перекрываются, недостаточно изучать вариации каждого признака в отдельности, а необходимо определить корреляцию признаков. Сущность предложенного им метода заключается в использовании корреляционных таблиц при выборе схемы технологического процесса очистки семян и машин для его реализации. Однако значения таблиц являются случайными величинами и качественные показатели процесса очистки семян в большинстве случаев существенно отличаются от табличных данных.
Коэффициент корреляции между толщиной и шириной, толщиной и длиной, толщиной и массой семян превышает 0,5 [2]. Исходя из этого, часть мелких семян ячменя, перекрывающаяся с семенами основной культуры по длине, может быть выделена проходом через решето с продолговатыми или круглыми отверстиями вместе с мелкими (неполноценными) семенами основной культуры. То есть, эффективная очистка семян от данной примеси возможна по совокупности признаков - толщине и длине или ширине и длине.
Обоснование рациональной схемы очистки семян от трудноотделимых примесей и параметров рабочих органов может быть осуществлено на основе математического моделирования процесса разделения компонентов зерна по совокупности признаков. Для определения поперечных размеров частиц отбирается из партии зерна 100 г семян основной культуры и 500 семян засорителя, длины - 500 г семян и 500 семян засорителя. Толщина и ширина семян определяются просеиванием навесок на наборе лабораторных решет с продолговатыми и круглыми отверстиями.
Очистка семян по длине осуществляется в триерных цилиндрах со штампованными на внутренней поверхности ячейками. Нами установлено, что размер (диаметр) ячеек триерного цилиндра должен выбираться равным 1,1-1,2-кратной максимальной длине коротких зерен зерновой смеси [3]. Поэтому при классификации семян по длине в лабораторном триере к коротким зернам условно отнесены частицы длиной до
0,9 диаметра его ячеек. Короткие зерна более глубже, чем длинные, западают в ячейки и занимают в них более устойчивое положение и выносятся в лоток триера. Длина семян определялась путем пропуска смеси, состоящий из 500 г семян и 500 семян засорителя, через лабораторный триер К-292 с разными размерами ячеек. Передняя кромка лотка триера устанавливалась в определенное положение в зависимости от частоты вращения цилиндра и размера ячеек [3].
Диаметр ячеек лабораторного триера и длина зерен, выделяемых его ячейками в короткую фракцию (в лоток), приведены в таблице 1.
Таблица 1
Размер ячеек и длина зерен, выбираемых ячейками в лоток триера, мм
Диаметр ячеек 4,5 5,0 5,6 6,3 7,1 8,0 8,5 9,0 9,5 10,5 11,2
Длина зерен 3,3-3,9 3,9-4,5 4,5—5,1 5,1-5,7 5,7-6,3 6,3-6,9 6,9-7,5 7,5-8,1 8,1- 8,7 8,7- 9,3 9,3-9,9
Результаты классификации семян основной культуры (% по массе) и засорителя (% поштучно) по толщине, ширине и длине обрабатываются на ПК по стандартной программе, где определяются средние значения (математические ожидания) и средние квадратические отклонения нормального распределения указанных размеров. Нормальные распределения поперечного размера (толщины или ширины) и длины семян пшеницы Бурятская остистая и ячменя представлены на рисунке 1.
Р,% 1 ^2
А Ь1 А1 Ь2 В1 ь в
X о □і С1 с
V Е
- Л,
о"-
о_'
Рис. 1. Нормальные распределения поперечного размера и длины семян пшеницы (1) и ячменя (2)
Предположим, что семенное зерно для выделения из него мелких семян ячменя и мелких (неполноценных) семян основной культуры, а также крупных примесей разделяют соответственно по поперечному размеру Ь1 и Й2, длинных примесей - по длине ¡1 путем обработки зернового материала в овсюжном цилиндре с определенным размером ячеек. После такой обработки в семенном материале остается часть семян данного засорителя, значение которой (в долях единицы от содержания в исходном зерне) определяется значимостью площади фигуры А^С^ в поле рассеивания поперечного размера и длины частиц примеси, определяемой фигурой АВЕР. А при разделении зерна только по длине ¡1 в семенном материале остается часть семян данного засорителя, оцениваемая площадью фигуры ДБСО, которая значительно больше площади фигуры А^С^ (см. рис. 1). То есть, качество очистки семян пшеницы от ячменя по совокупности признаков - поперечному размеру и длине - будет значительно выше, чем по длине.
Полнота выделения данной примеси (в долях единицы) при разделении зерна по поперечному размеру Ь1 и Ь2 может быть определена по выражению
Ех = Р(—со : Ьп < Ъх) + Р(Ъ2 < Ъп < к» (1)
где Р(—со ; уп < у 2) -вероятность семян сорняка с поперечным размером в интервале оо
Р(Ъ2< >77 < -°о - вероятность семян сорняка с поперечным размером в интервале (Ь2,+°° ■
Так как изменчивость размеров семян подчиняется нормальному закону распределения, то выражение (1) можно выразить через стандартную функцию распределения в виде
„ *( ~>1 — ’/7 ^ ^ — *77 ^
Е1 = Р I --------— I ь - Р I -----------— I \1)
К, аъп ) |_ ^ °ъп )
где Ьп, а ц - соответственно среднее значение (математическое ожидание) и среднее квадратическое отклонение нормального распределения поперечного размера семян сорняка, мм.
Значение нормальной функции распределения зависит от нормированного отклонения размера семян, ее определяют по таблице [4].
Выход семян (в долях единицы от содержания их в исходном зерне) при разделении зерна по поперечным размерам Ь и Ь2 может быть определен по выражению
В1 = °(Ъ1 < ус < у2), (3)
где Р(Ь1 < ?с < '>2)~ вероятность семян основной культуры с поперечным размером в интервале (Ь],Ь2).
Выражение (3) можно записать в следующем виде:
В1=ф'{ЬА^К\-ф'(Ь1^, 1 (4)
{ СГ_; ) I СГ ; )
где Ьс,<7 соответственно среднее значение и среднее квадратическое отклонение нормального
распределения поперечного размера семян основной культуры, мм.
Содержание семян данного сорняка в семенном зерне (шт/кг) после разделения его по поперечному размеру Ь1 и Ь2 может быть определено по выражению
а, =
В
(5)
1
где ао - содержание сорняка в исходном зерновом материале, шт/кг.
Полнота выделения данной примеси при разделении зерна по поперечному размеру Ьі и Ь2, и длине 1 в случае, когда нормированное отклонение поперечного размера Ьі семян засорителя меньше нормированного отклонения их длины І1 {< Ь_____________!л^\, может быть определена по выражению
^ °ъп °1П )
1
где 1П, сг 7 - соответственно среднее значение и среднее квадратическое отклонение нормального распределения длины семян засорителя, мм.
В том случае, когда нормированное отклонение поперечного размера Ьі семян засорителя равно или больше нормированного отклонения их длины Іі, полнота выделения данной примеси равна 1, то есть данная примесь должна быть полностью выделена из семенного зерна.
Выход семенного материала при разделении зерна по поперечному размеру Ьі и Ь2, и длине 1 в случае, когда нормированное отклонение поперечного размера Ьг семян основной культуры меньше или
равно нормированному отклонению их длины и {^2 ~ может быть определен по выра-
^ °Ьс ®1с )
жению (4). В том случае, когда нормированное отклонение поперечного размера Ь2 семян основной культуры больше нормированного отклонения их длины Іі, выход семенного материала может быть определен из выражения
В, = (>І ¿^0 - Р*{ їі^'1 (?)
I ° 1с ) I ст. )
где 1С ,<7 , - соответственно среднее значение и среднее квадратическое отклонение нормального
распределения длины семян основной культуры, мм.
Содержание семян сорняка в очищенном по поперечному размеру и длине семенном материале
(шт/кг), от которого зависит его качество (категория), может быть определено по выражению
7п€~ Ъ
а= —-----------—. (8)
В2
Задавая различные значения параметрам разделения зерна по поперечному размеру Ь1, Ь2 и длине ¡1 при определенном содержании ячменя в исходном материале во и известной категории семян с допустимым содержанием семян других культурных растений (шт/кг), можно обосновать ширину продолговатых отверстий или диаметр отверстий решета для выделения мелких примесей Ь1, а также длину ¡1, по которой необходимо разделить зерновой материал. При этом овсюжный цилиндр должен быть выбран с ячейками диаметром больше длины ¡1.
В качестве критерия выбора способа очистки семян от трудноотделимых примесей и схемы технологического процесса очистки с рациональными параметрами рабочих органов принят доход, получаемый в процессе обработки зерна. Значение его определяется по выражению
д= I щ,- и- ;> (9)
7=1
где Д - доход, получаемый при обработке 1 т семенного зерна, руб.;
У)
X \Цх - стоимость всех ¡-фракций, получаемых при обработке 1 т зерна, руб.;
/=
Цо- стоимость 1 т исходного зерна, руб.;
Сэ - эксплуатационные издержки при обработке 1 т зерна, руб.
Для проведения экспериментальных исследований были выбраны семена местных сортов. Размерные характеристики семян пшеницы и ячменя приведены в таблице 2.
Таблица 2
Размерные характеристики семян пшеницы Бурятская остистая и ячменя, мм
Семена Толщина Ш ирина Д лина
Среднее значение Среднее квадратическое отклонение Среднее значение Среднее квадратическое отклонение Среднее значение Среднее квадратическое отклонение
Пшеница 2,42 0,25 2,90 0,32 5,85 0,43
Ячмень 2,60 0,37 3,42 0,30 8,16 0,65
Качественные показатели процесса очистки семян - полнота выделения примесей Е, выход семян В и содержание ячменя в очищенном материале а - определяются на ПК по специальной программе. Качественные показатели процесса очистки семян пшеницы от ячменя по толщине и длине выше, чем по ширине и длине.
Погрешность полноты выделения примеси (ячменя) и выхода семян при разделении зерна по толщине Ь1 = 2,0...2,4 мм, Ь2 = 3,25 мм и по длине ¡1 = 7,6 мм (в овсюжном цилиндре с диаметром ячеек 8,5 мм), полученных расчетным методом, не превышает допустимых пределов (рис. 2).
0,6
0,4
в і Е і
. \\ \\
\\ \> > г
2,0
2,2
2,4
В
0,6
Ь1
0,4
мм
Рис. 2. Зависимость полноты выделения ячменя Е и выхода семян В от значения Ь1 при Ь2 = 3,25 мм и ¡1 = 7,6 мм, полученные:
------расчетным путем;----------экспериментом
Наибольший доход при очистке репродукционных семян (РС) с засоренностью ячменем 110 шт/кг получен расчетным методом и подтвержден экспериментом при разделении зерна по толщине Й1= 2,2 мм, Й2= 3,25 мм и длине ¡1= 7,6 мм (обработке на решетах с продолговатыми отверстиями шириной 2,2 и 3,25 мм и овсюжном цилиндре с диаметром ячеек 8,5 мм) при этом выход семян составил 77,5% от содержания их в исходном зерне.
Выводы
1. Разработана математическая модель процесса очистки семян пшеницы от ячменя по совокупности признаков, обеспечивающая обоснование схемы очистки семян и рациональных параметров рабочих органов.
2. Эффективная очистка семян пшеницы от ячменя осуществляется по толщине и длине, причем мелкие семена засорителя, перекрывающиеся с семенами основной культуры по длине, выделяются проходом через решето с продолговатыми отверстиями.
Литература
1. Ульрих, Н.Н. Новое в области очистки и сортирования семян / Н.Н. Ульрих. - М.: Сельхозгиз, 1937. - 69 с.
2. Урханов, Н.А. Интенсификация послеуборочной обработки и очистки зерна от примесей по длине / Н.А. Урханов. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 1999. - 320 с.
3. Абидуев, А.А. Интенсификация процесса сепарации семенного зерна / А.А. Абидуев. - Улан-Удэ: Изд-во БГСХА, 2007. - 131 с.
4. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей: учеб. для вузов. - 6-е изд., стер. / Е.С. Вентцель. - М.: Высш. шк., 1999. - 576 с.
ТД. Дзоценидзе КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НОВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Приведены результаты исследования опытных образцов новых транспортных средств сельскохозяйственного назначения в условиях и на оборудовании ФГУП «НАМИ», ОАО «ФИИЦМ» (г. Чехов) и Кубанской машинно-испытательной станции (г. Новокубанск) с применением вновь разработанной методики испытаний.
Ключевые слова: малогабаритные транспортные средства, типаж, семейство, опытный образец, комплексные исследования.
T.D. Dzotsenidze COMPLEX RESEACH OF THE NEW MEANS OF TRANSPORT IN AGRICULTURE
The reseach results of the experimental sample of the new transport means in agriculture in the conditions and using the equipment of FSIP “Namy”, Ltd. “FIITsM (Chechov town) and Kuban machine-testing station (Novo-kubansk town) by means of new testing technique are given.
Key words: small-sized means of transport, type, series, testing sample, complex research.
Проблема обеспечения транспортом предприятий агропромышленного комплекса (АПК) сложна и противоречива. Сегодня крестьянские (фермерские) и личные подсобные хозяйства производят более 55% валовой продукции сельского хозяйства страны, обрабатывая при этом 25 млн гектаров пашни и используя при этом не только изношенную сельхозтехнику, но и лошадей, и ручной труд. Дальнейшее развитие крестьянских (фермерских) и личных подсобных хозяйств является одной из важных составляющих прогнозируемого пути развития АПК. Однако при этом почти 16,5 млн хозяйств России требуют решения проблемы технического перевооружения.
Особенно трудной для решения является проблема отсутствия транспортных средств высокой проходимости различных классов, способных преодолевать бездорожье, пригодных для эксплуатации в труднодоступных районах, а также на дорогах общего пользования. Задача по созданию малогабаритных транспортных средств с широкими функциональными возможностями (далее МТС), которые кроме транспортных выполняли бы некоторые вспомогательные технологические операции на селе является актуальной. В настоящее время такая техника на рынке отсутствует. Разработка нового класса машин, освоение производства, создание государственной системы ее приобретения сельхозпредприятиями любой формы на условиях, например, лизинга, позволит решить целый комплекс насущных проблем, и будет способствовать ускорению социального развития села.
В 2006-1907 годах специалистами ФГУП «НАМИ» велись работы по государственным контрактам №423/13 от 24.05.2006 г. и №761/13 от 23.07.2007 г. с Министерством сельского хозяйства Российской Федерации по проведению научных исследований, разработке типажа и созданию семейства мобильных малогабаритных транспортных средств для сельского хозяйства [1].
Разработанный типаж предусматривает наиболее полное удовлетворение потребностей населения сельских районов России в транспортных средствах высокой проходимости, способных выполнять целый ряд вспомогательных агротехнических операций и пригодных для эксплуатации на дорогах общего пользования. Одним из основных принципов является применение продукции отечественных автомобильных и
