Оптимизация конструктивных параметров подающего устройства воздушно-решётной зерноочистительной машины МВУ -1500

e-mail: www.shaforostov–

Введение. Исследования, проведенные В.С. Пальцевым, М.Н. Летошневым, А.Я. Малисом и А.Р. Демидовым по изучению влияния скорости ввода исходного материала в канал на качество разделения, показали, что она имеет большое значение для качества разделения [1].

Анализ, проведенный А.С. Матвеевым, показал, что процесс разделения компонентов вороха семян в воздушном потоке при малых скоростях ввода проходит на очень коротком пути в пневматическом канале и не зависит от величины коорди- наты h расположения решет в нем. При этом с учетом малых скоростей ввода процесс разделения компонентов в воздушном потоке не рационален [2].

Одним из возможных вариантов увеличения скорости ввода компонентов в пневматический канал можно считать установку неподвижной скатной доски между пневматическим каналом и решётным станом.

Целью исследований является оптимизация конструктивных параметров подающего устройства существующей воздушно-решётной зерноочистительной машины МВУ-1500. Задачей исследования является изучение влияния конструктивных параметров скатной доски на скорость ввода компонентов семян подсолнечника в пневматический канал.

Материалы и методы. На основе предварительных экспериментальных исследований, проведенных в 2010-2011 гг. на центральной экспериментальной базе ВНИММК, были выбраны факторы, интервалы и уровни их варьирования для расчета скорости ввода компонентов в пневматический канал, представленные в таблице 1.

Таблица 1

Факторы, интервалы и уровни их варьирования для расчёта скорости ввода компонентов в пневматический канал

Фактор	Кодированное обозначение	Интервал варьирования	Уровни факторов
			–1	0	+1
Коэффициент трения компонентов на скатной доске	х 1	0,03	0,04	0,07	0,1
Длина скатной доски, м	х 2	0,03	0,07	0,10	0,13
Угол наклона скатной доски, град.	х 3	10	30	40	50

Для оценки формы связи между выбранными факторами и скоростью ввода компонентов в пневматический канал был выполнен трёхфакторный эксперимент типа В 3 , результаты которого обрабатывались с помощью программы MathCAD 7.0. [3]. Для исследований использовались семена сорта Лакомка.

Результаты и обсуждение. После обработки результатов эксперимента было получено уравнение регрессии, описывающее скорость ввода компонентов семян подсолнечника в пневматический канал воздушно-решётной зерноочистительной машины МВУ-1500:

Y s =0,297 – 0,059 x 2 +0,023 x 3 – 0,085 x 1² –

0,023 x 2² +0,093 x 3² , (1)

где Y s – значение скорости ввода компонентов семян подсолнечника в пневматический канал, м/с.

Результаты проверки адекватности полученной математической модели (1) представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты проверки адекватности математической модели

Показатель	Значение показателя
Число степеней свободы, f 2	8
Дисперсия неадекватности, S2 неад	0,00082
Расчётное значение критерия Фишера	2,32
Табличное значение критерия Фишера	4,82

При 5%-ном уровне значимости табличное значение критерия Фишера Ғтабл =4,82. Так как рассчитанное значение F-критерия не превышает табличного для выбранного уровня значимости, то математическая модель (1) адекватна.

Для нахождения максимума функции отклика приравниваем нулю её частные производные и решаем полученную систему уравнений [3].

Решение системы уравнений даёт следующие координаты точки максимума (кодированные значения): x 1 = –0,041; x 2 = –1,285; x 3 = –0,129.

Подставив полученные результаты в уравнение (1), определим максимальное значение скорости ввода компонентов семян подсолнечника в пневматический канал воздушно-решётной зерноочистительной машины МВУ-1500 Y s =0,33 м/с.

В результате обработки полнофакторного эксперимента по скорости ввода компонентов получено уравнение регрессии (2) в канонической форме для коэффициента трения компонентов и длины скатной доски:

Y– 0,33 =–0,085Х12–0,023Х22

или

X2

Y - 0,33  Y - 0,33

- 0,085   - 0,023

Поверхность отклика представляет собой эллипсоид (рис. 1), а её центр – экстремум (максимум), так как канонические коэффициенты имеют одинаковые знаки.

В результате обработки полнофакторного эксперимента по скорости ввода компонентов получено уравнение регрессии (1) в канонической форме для коэффициента трения компонентов и угла наклона скатной доски:

Y– 0,33 =–0,085Х 1² +0,093Х 3² (4)

или

X2     X2

Y - 0,33  Y - 0,33

- 0,085   0,093

Поверхность отклика представляет собой параболоид (рис. 2), а её центр – экстремум (максимум), так как канонические коэффициенты имеют разные знаки.

Y s , м/с

0.3

0.2

0.1

20 f

30                        ₃₀

40     40

Н, м

f           30

0.08

0.07

0.06

0.05

f ^0.0

0.1

0.07          0.08          0.09

0.11          0.12          0.13

Н, м

Рисунок 1 – Поверхность зависимости скорости ввода компонентов в пневматический канал зерноочистительной машины от коэффициента трения компонентов на скатной доске и от длины скатной доски

0.04

0.04

Y s , м/с

0.4

0.2

α, град .

0.1 f

0.09

0.08

0.07

0.06

0.05

30          33.33         36.67          40          43.33         46.67          50

α, град .

Рисунок 2 – Поверхность зависимости скорости ввода компонентов в пневматический канал зерноочистительной машины от коэффициента трения и угла наклона скатной доски

В результате обработки полнофакторного эксперимента по скорости ввода компонентов получено уравнение регрессии (1) в канонической форме для длины скатной доски и угла наклона скатной доски:

Y– 0,33 =–0,023Х 2² +0,093Х 3² (6) или

X2     X2

Y - 0,33  Y - 0,33

- 0,023    0,093

Поверхность отклика представляет собой параболоид (рис. 3), а её центр – экстремум (максимум), так как канонические коэффициенты имеют разные знаки.

0.07

0.12

0.11

0.1

0.09

0.08

43.33         46.67

33.33         36.67

Н, м 0.13

Выводы. В результате проведенных исследований были определены оптимальные конструктивные параметры неподвижной скатной доски: коэффициент трения составил 0,07, длина скатной доски – 0,10 м и угол наклона скатной доски – 40 ^о . Установлено, что при этих параметрах скорость ввода составляет 0,33 м/с, что позволяет повысить эффективность работы пневматического канала на 16 %.