Процесс очистки семян мелкосеменных культур от трудноотделимых засорителей методом фрикционного разделения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 631.53.02 Р.Л. Кролевец

ПРОЦЕСС ОЧИСТКИ СЕМЯН МЕЛКОСЕМЕННЫХ КУЛЬТУР ОТ ТРУДНООТДЕЛИМЫХ ЗАСОРИТЕЛЕЙ МЕТОДОМ ФРИКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ

В статье представлен расчет режимов работы колебательных поверхностей при очистке семян (горца забайкальского и щавеля гибридного кормового) от трудноотделимых засорителей. Приведены углы направленности колебаний и наклона плоскости, а также ее кинематический режим.

Ключевые слова: мелкосеменные культуры, сорняк, сепарация семян, фрикционное разделение.

Введение

Одно из основных условий, позволяющих решать задачу полного удовлетворения потребности населения страны в продукции растениеводства, - высокая урожайность сельскохозяйственных культур. В общем комплексе мероприятий, рекомендованных для ее повышения, важная роль принадлежит улучшению качества подготовки семян. Кроме положительного влияния на урожайность, посев высококачественными семенами обеспечивает уменьшение их расхода в связи с более низкими нормами высева и возможного для ряда культур исключения из технологического процесса возделывания такой операции, как формирование густоты насаждения.

Выращиванием семян овощных, технических и кормовых культур в нашей стране занимаются специализированные хозяйства. Здесь же сушат и осуществляют первичную очистку, удаляя крупные и легкие незерновые примеси и семена сорняков. При этом обычно используют воздушно-решетные машины, реже типовые пункты обработки семян.

Несмотря на первичную очистку в семеноводческих хозяйствах, ворох представляет собой сильно засоренную смесь семян основной культуры и сорных растений, а также соломистых и других примесей. Чистота его составляет 60-75% и менее.

Объекты и методы

Семена и трудноотделимые засорители образуют двухкомпонентную смесь, ее составляющие различны по свойствам поверхности и форме. На колеблющейся с определенными параметрами плоскости семена и засорители должны двигаться в разные стороны.

Результаты исследований

Для исследуемого процесса интерес представляет зона равных по фазам сдвигов вверх и вниз при угле направленности колебаний е1, который определяют из условия кв = кн (табл. 1)

tg£i * 0,5[ctg(а + <)-ctg(< - а)]. (1)

© Кролевец Р.Л., 2012

Необходимо определить значение угла направленности колебаний е, угла наклона плоскости а и показатель кинематического режима к при разделении на ней двухкомпонентной зерновой смеси, один из которых имеет среднее значение угла трения ф', другой ф", причем ф"тт > ф'тах. В дальнейшем все показатели для первого компонента будем обозначать с одним штрихом, для второго - с двумя штрихами.

Для решения вопроса А.И. Тараном рекомендуется построение совмещенных полярных диаграмм.

Таблица 1

Режимы движения компонентов в зоне возможного разделения

Режим движения Угол трения компонента Характер относительного движения

ко > к > к'в > кн Ф' Движение без подбрасывания со сдвигами вверх и вниз, но больше вниз

к > ко > к'в > к'н Ф' Движение с подбрасыванием и со сдвигами вверх и вниз, но больше вниз

ко > к > к"н > к"в Ф" Движение без подбрасывания со сдвигами вниз и вверх, но больше вверх

к > к0 > к"н > к"в. Ф" Движение с подбрасыванием и со сдвигами вниз и вверх, но больше вверх

к > к"н > ко > к"н Ф" Движение со сдвигами вниз без подбрасывания и со сдвигами вверх с подбрасыванием. Величина сдвигов больше вверх

к"н > к > к0 > к"в Ф" Движение с подбрасыванием только вверх

Приведенные в табл. 1 режимы всегда обеспечивают результирующее движение вниз по наклонной колеблющейся плоскости с подбрасыванием или без него компонента с углом трения ф\ а вверх - компонента с углом трения ф". Так как углы трения компонентов разделяемой зерновой смеси варьируют в некоторых пределах от ф'т;п до ф'тах и от ф"т;п до ф"тах, то в первом приближении можно предполагать, что процесс разделения наиболее эффективно будет идти при угле направленности колебаний и угле наклона плоскости, соответственно равных

0,5^1 +*!'); (2)

(3)

При больших углах наклона плоскости к горизонту частицы первого компонента будут двигаться вниз по плоскости ускоренно и могут увлекать за собой частицы второго компонента, которые должны перемещаться вверх по плоскости.

Таким образом, область возможных режимов работы наклонной колеблющейся плоскости при разделении на ней компонентов зерновой смеси по фрикционным свойствам ограничена показателем кинематического режима к > к"в и углами направленности колебаний е 1' и е1'', при которых имеют место равные по фазам сдвиги вверх и вниз соответственно компонентов с углами трения ф и ф". Однако, с точки зрения стабильности процесса разделения, более правильно эту область ограничить такими углами направленности колебаний и такими значениями показателей кинематического режима, при которых перемещение каждого компонента вверх и вниз за один сдвиг в одном и том же периоде колебания плоскости будут равны по абсолютной величине, т.е. |£в| = |£н|, следовательно, средняя скорость движения будет равна нулю

Уср = о)= 0, (4)

2п

где =а- г соб01 -со§62 -(в1 -62)• бш^ -0,5-02)2со8#0

£ =а-г cos^ - eos у/2-(уу-у2 )■ siny - 0,5 (у)2cos^0 .(5)

Здесь в1 и в2 соответственно фазы начала и конца сдвигов вниз, а у i и у2 - фазы для сдвигов вверх. Фазы во и 2п + уо характеризуют момент, когда относительная скорость движения материала по плоскости вниз и вверх соответственно достигает наибольшей величины.

С.М. Григорьев указывает, что для удовлетворения условия |£в| = |£н| необходимо

cos(s + a + rn) cos(s + a-rn)

а = оили---— =---—, (6)

cos^ cos^

что возможно при а = -е, а = е = 0, ф = 0. Условия а = -е и а = е = 0 не представляют смысла с точки зрения технологической, а условие ф = 0 практически нереально, так как не имеет физического смысла.

Равенство выражений в квадратных скобках уравнения возможно при в¡ = y¡ - п и кв = кн, где при а = -е получаем sin (а + ф) = sin (а - ф), что возможно при ф = п/2 и не имеет физического смысла. При а = е = 0 последнее равенство не имеет технологического смысла.

Таким образом, при а Ф 0 и е Ф 0 условие (4) или равенство сдвигов вверх и вниз возможно только при о ф ó и кв ф кн.

Определение угла направленности колебаний е и наклона а колеблющейся плоскости для условия равенства сдвигов вверх и вниз, т.е. |£в| = |£н|, в общем виде значительно затруднено, т.к. в выражении (5) фазы начала и конца движения материальной точки, являющиеся функциями углов а и е, входят в явном виде и в виде тригонометрических функций. Поэтому решение задачи более целесообразно проводить с помощью уравнений для и £н, полученных А.И. Тараном и имеющих вид

(cos#2 - cos^i)2

2cos#0

£н = а г-

£ =3ш г (cos W 2 - C0s^l )2

(7)

Как видно, фазы начала и конца сдвигов входят в выражение (7) только в виде тригонометрических функций, что более удобно при расчетах.

Исходя из этого, для группы режимов движения материальной точки с двумя длительными остановками в одном периоде колебаний уравнение для средней скорости ее движения имеет вид

Vcp =

4п

(cos#2 -cos# )2 (cosy2 - cos^1 )2 а--— + S--—

(8)

cos#0 cos^0

В соответствии с условием (4) последнее уравнение приравниваем к нулю и после преобразований получаем

а = (cos^2 - cos^1 )2 (9)

5kH cos д2 - cos в1

Или

cos2(s + a + q>)■ sin(a + ^) = (cos^2 -cos^)2 (10)

cos2(s + a + ^) ■ sin(a-^) cos^2 - cos^1 Так как для этих режимов cos в 1 = cos 0o = -k н/к и cos y 1 = cos у 0 = к н/к, а фазы в2 и у2 являются функциями фаз 01 и у1 по зависимостям

sin в2 - в2 cos в1 = sin в1 - в1 cos в1 ,

sin y/2 - y/2 cos y/1 = sin y/1 - y/1 cos y/1, (11)

то по уравнению (9) можно определить углы а и е, при которых сдвиги вверх и вниз будут равны по абсолютной величине.

Выражение, аналогичное уравнению (9), таким же путем можно получить для группы режимов с одной длительной и одной мгновенной остановками. Для этих режимов среднюю скорость определяют по уравнению

Vcp = — 4п

(cos0 -cos^)2 -^ - (cos2 0 -cos2^2)2

(12)

cos в0 2 cos y/0

где фазу y2 определяют по формуле

sin^2-^2cos^0 = sine2-e2cos^0 . (13)

Для случая равных по величине сдвигов вверх и вниз, когда Уср = 0, из уравнения (12) после некоторых преобразований получаем

ока (cos^9 - cose2) , ч „.

=v-Vi-/cos^2 + cose2 -2cos^0). (14)

5кн (cosв2 -cose)2 v 2 2 ^

Для решения нашей задачи наибольший интерес представляют режимы движения материала с двумя мгновенными остановками, средняя скорость движения материала для которых определяется по уравнению

Vcp = — 4п

(а - <5)(cos 01ПР - cos 02ПР) - (а + S ^). cos2 01ПР cos2 02ПР

к 2 cos 0

(15)

X А0

где 01ПР = п + arc cosP^ • -—-Пр-) - А0ПР,

кн sin АвПР

ь

А0 = п-

ПР кн + К

^2 ПР = &1ПР + 2^ПР . (16)

Такая группа режимов движения материала по колеблющейся плоскости при кв > кн возможна, если

= _ К L А0 2А0Г, ПР sin А0ПРУ sin А0ПР tgb^0n

к * кпр J1 + --^П^, (17)

где кпр - граничное значение показателя кинематического режима, при котором начинается движение материала с предельными фазами 6¡np и в2пр при условии кв > кн.

Случаи, когда кн > кв, нами не рассматриваются, так как при этом условии равные по величине сдвиги вверх и вниз невозможны.

Для упрощения вычислений кпр формулу (17) можно привести к виду

кПР .¡Jsin2 А0ПР - А0ПР ■ 2sinА0ПР + А02ПР . (18)

кн + кв

Приравняв выражение (15) к нулю в соответствии с условием (5), после некоторых преобразований получаем

Ъ^к^ = п(аК +5кн) (19)

6кн + К (кн + кв )(а-5)' у J

Уравнение (19), как и уравнения (9) и (14), относительно углов а и е трансцендентно. Однако в уравнение (19) не входит величина показателя кинематического режима к, а только граничные показатели ке и кн и параметры о и 5, каждый из которых является функцией углов а, е и ф. Следовательно, в режимах движения материала по колеблющейся плоскости с мгновенными остановками равенство сдвигов вверх и вниз не зависит от величины показателя кинематического режима к, если она выбрана в пределах к о > к > кпр.

Выбирая углы направленности колебаний ер' и е р" для компонентов разделяемой зерновой смеси с углами трения соответственно ф' и ф", можно более точно определить границы области вероятных режимов работы наклонной колеблющейся плоскости при разделении на ней семян по фрикционным свойствам.

Таким образом, разделение на фрикционной колеблющейся плоскости семян и засорителей, различных по свойствам поверхности, возможно при следующих параметрах: угле направленности колебаний е, выбранном в пределах между ер' и ер", величине показателя кинематического режима к > кв и угле наклона плоскости к горизонту а ~ фши.

Таблица 2

Возможные параметры работы фрикционной колеблющейся плоскости при разделении семян щавеля гибридного кормового и вьюнка полевого

Материал рабочей поверхности Коэффициент трения Кинематический параметр плоскости

щавеля гибридного вьюнка полевого а, рад е, рад к

Листовая резина марки 1847 0,352-0,732 0,678-0,821 0,162-0,326 -(0,335-0,888) 4,3-6,8

Байка 0,348-0,744 0,812-1,32 0,187-0,389 -(0,230-0,754) 3,5-7,1

«Бархатная» бумага 0,298-0,535 0,587-0,891 0,118-0,223 -(0,432-0,973) 1,8-3,9

Результаты теоретических исследований по определению кинематических параметров фрикционной колеблющейся плоскости при очистке семян щавеля гибридного кормового от вьюнка полевого и горца забайкальского от гречихи татарской, выполненных посредством построения и анализа полярных диаграмм типичных режимов, приведены в табл. 3.

Таблица 3

Возможные параметры работы фрикционной колеблющейся плоскости при разделении семян

горца забайкальского и гречихи татарской

Материал рабочей поверхности Коэффициент трения Кинематический параметр плоскости

горца забайкальского гречиха татарская а, рад е, рад к

Листовая резина марки 1847 0,715-0,923 0,577-0,931 0,22-0,43 -(0,42-0,95) 1,5-6,2

Абразивная бумага 0,564-0,803 0,611-0,924 0,19-0,35 -(0,27-0,85) 1,8-6,4

«Бархатная» бумага 0,696-0,998 0,656-0,971 0,16-0,33 -(0,37-0,86) 1,9-6,1

Последующие экспериментальные исследования подтвердили верность теоретических предпосылок.

Список литературы

1. Виноградов, В.П. Очистка семян овощных культур / В.П. Виноградов // Техника в сельском хозяйстве. -1976. - № 5.

2. Эрк, Ф.Н. Проблемы очистки семян многолетних трав / Ф.Н. Эрк // Техника в сельском хозяйстве. -1981. - № 12.

3. Гладков, Н.Г. Сепарирование семян по свойствам их поверхности. Часть 1. Фрикционные сепараторы. -Тр. ВИСХОМ. Вып. 26. - М. : ЦБТИ, 1959. - 204 с.

4. Седаш, Л.Т. Фрикционные сепараторы для очистки и сортирования семян сельскохозяйственных культур / Л.Т. Седаш. - Воронеж : Изд-во Воронежского ун-та, 1972. - 167 с.

SUMMARY

R.L. Krolevez

The cleaning process seed small-seeded the cultures of weeds difficultly separable separations of method frictional

The calculation of the operating modes of vibrating surfaces seed cleaning (of Polygonum divaricatum and Rumexc K-1) from difficultly separable seed is presented in the article. Vibrations direction and surface gradient corners and kinematical mode are given.

Key words: small-seeded the cultures, weed, separation of seeds, friction separation.

УДК 614.31:582.746.21 Т.В. Романова, О.В. Бессонова

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЛИМОНОВ, РЕАЛИЗУЕМЫХ В ТОРГОВО-РОЗНИЧНЫХ СЕТЯХ г. ОМСКА

Проведена оценка качества лимонов, реализуемых в торгово-розничных сетях г. Омска. Рассмотрены вопросы физиологического влияния цитрусовых на организм человека, установлены признаки идентификации.

Анализ качественных показателей, предъявляемых к лимонам, проводился на соответствие стандартам ГОСТ 4429-82 (изм. 12-90) и ЕЭК ООН FFV-14. Необходимые исследования по содержанию витамина С, процентному содержанию кожуры и размеру воздушной полости проведены в дополнение к требованиям стандартов.

В результате установлены наиболее качественные лимоны, реализуемые на рынках г. Омска.

Ключевые слова: лимоны, качество, оценка, идентификация, органолептические показатели, окислительный стресс, стандарты.

Здоровье нации напрямую зависит от структуры питания. Современное питание должно удовлетворять физиологические потребности человека в пищевых веществах и энергии, выполнять профилактические и лечебные функции.

Высокая физиологическая ценность, приятный вкус, возбуждающий аромат делают плоды обязательной составной частью ежедневного рациона человека.

Биологически активные вещества содержатся в плодах в легкоусвояемой форме, употребляя их в сыром виде, мы практически полностью используем содержащиеся в них витамины, органические кислоты, минеральные вещества и др.

Основной причиной патологических процессов в человеческом организме, вызывающих преждевременное старение и развитие многих болезней, служит избыточное накопление кислородных свободных радикалов; повреждаются стенки сосудов, мембраны, окисляются липиды. Это состояние вызывает окислительный стресс.

Концентрация свободных радикалов в организме возрастает вследствие снижения эффективности естественной антиоксидантной системы человека: под воздействием радиации, УФ-облучения, курения, алкоголя, лекарств, постоянных стрессов и некачественного питания.

Вредное воздействие свободных радикалов можно уменьшить путем систематического употребления пищевых продуктов, обладающих высокой антиокисдантной активностью. К антиоксидантам относятся: в-каротин, витамин С, витамины В1, В 2, РР; минеральные вещества: Fe, Mg, органические кислоты и др.

Кроме того, в результате экспериментальных исследований установлена антиоксидант-ная активность ряда продуктов, в т.ч. и сока лимона. Употребление даже незначительного

© Романова Т.В., Бессонова О.В., 2012