Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор исследований и конструкций входной зоны подбарабанья МСУ 10
1.1 Обоснование выбора объекта исследования irj
1.2 Аналитический обзор 13
1.2.1 Обзор исследований структуры и закономерностей движения хлебной массы в МСУ
1.2.2 Обзор конструкций подбарабанья и анализ их влияния на процесс обмолота и сепарации МСУ 16
1.2.3 Использование компьютерных средств при визуализации элементарных процессов сепарации зерна 30
1.2.4 Анализ результатов обзора 35
1.3 Выводы. Задачи исследования 40
Глава 2 Оптимизация параметров входа подбарабанья мсу с обеспечением условия затягивания обмолачи ваемого материала 42
2.1 Затягивание порции хлебной массы на входе МСУ. 42
2.2 Линейная математическая модель сепарации зерна при обмолоте 47
2.2.1 Планирование факторного эксперимента 47
2.2.2 Методика проведения испытаний 50
2.2.3 Статистическая оценка результатов эксперимента и построение математической модели 55
2.2.4 Анализ математической модели 59
2.2.5 Оптимизация исследуемых параметров МСУ. 62
2.3 Выводы 66
Глава 3 Рассеивание потока зерен на решетке подбарабанья в процессе ударной сепарации 68
3.1 К обоснованию планчатой структуры конструкции входной зоны 69
3.2 Анализ взаимодействия зернового потока с сепарирующей ячейкой 71
3.2.1 Компьютерное моделирование взаимодействия условного зернового потока с просеивающей ячейкой 74
3.3 Вероятность сепарации зерна через планчатую решетку деки с учетом отклонения планок от радиального положения 76
3.4 Обоснование целесообразности размещения планок V-образной формы на входе МСУ 84
3.5 Выводы 85
Глава 4 Экспериментальное обоснование эффективности беспруткового оформления входной зоны МСУ . 87
4.1 Задачи и методика проведения эксперимента 88
4.2 Результаты исследований и их анализ до
4.3 Выводы 100
Глава 5 Моделирование процесса выделения зерна беспрутковым подбарабаньем 101
5.1 Цели построения математической модели до
5.2 Обоснование выбора объекта моделирования и определение структуры модели - з
5.3 Планирование исследований 105
5.4 Методика проведения эксперимента 106
5.4.1 Реализация эксперимента на компьютерной модели 106
5.4.1.1 Анализ результатов эксперимента, проведенного на компьютерной модели 107
5.4.1.2 Выводы 109
5.4.2 Методика проведения эксперимента на испытательном стенде 113
5.5 Статистическая обработка полученных данных иб
5.5.1 Проверка гипотезы об однородности дисперсий ошибок наблюдений цу
5.5.2 Проверка адекватности полученных уравнений регрессии 121
5.5.3 Анализ уравнений математической модели сепарации зерна 124
5.5.4 Исследование поверхностей откликов модели методом двумерных сечений 125
5.5.5 Выводы 131
5.5.6 Обобщенная характеристика откликов по функции желательности 133
5.6 Выводы 135
ГЛАВА 6 Оценка эффективности эксплуатации мсу с планчатым подбарабаньем 138
6.1 Методика расчета конструктивных параметров V-образных планок входной зоны подбарабанья 138
6.2 Результаты испытаний МСУ с расчетными оптимальными параметрами входной зоны 140
6.3 Определение экономической эффективности эксплуатации подбарабанья планчатой конструкции с измененной геометрией входа 148
Заключение 153
Список использованных источников
- Обзор исследований структуры и закономерностей движения хлебной массы в МСУ
- Методика проведения испытаний
- Вероятность сепарации зерна через планчатую решетку деки с учетом отклонения планок от радиального положения
- Реализация эксперимента на компьютерной модели
Введение к работе
Одним из приоритетных направлений развития зерноуборочной техники является снижение до минимума потерь зерна при уборке урожая, которые зачастую превышают их допуаимыи уровень. В связи с зпїм проблема совершенствования молотильно-сепарирующего устройства (МС>) зерноуборочного комбайна является актуальной.
Значительную долю потерь при уборочных работах составляют потери зерна за молотилкой, где особое место занимает молотильный аппарат (МА), как основной обмолачивающий и сепарирующий орган комбайна. На решающую роль подбарабанья в сложном процессе воздействия на хлебную массу в молотильном пространстве указывал еще основоположник российской земледельческой механики В.П.Горячкин.
Цель настоящего исследования - снижение потерь зерна МСУ за счет создания рациональной геометрии решетки входной зоны подбарабанья на основе теории рассеивания зерновых потоков при ударно-перетирающем действии МА.
Объектом исследования являются процессы взаимодействия зерновых потоков, направленных ударами бичей, с элементами конарукции вхещной зоны подбарабанья МСУ.
Задачи исследования:
-
Анализ априорной информации о процессах взаимодействия обмолачиваемого материала с подбарабаньем на входе МСУ, определение базовой конструкции на основании проведенного обзора.
-
Для базовой деки с выпуклой входной рабочей поверхностью прут-ково-планчатого исполнения:
-
Обосновать условия затягивания растительного потока в молотильное пространство.
-
Разработать модель процесса обмолота, определяющую связь агропоказателей с геометрией входа и режимно-технологическими параметрами МСУ.
3. Исследовать взаимодействие зерновых потоков с беспруткоройсепз'
рирующей решетхой деки.
3.1. На основе теории рассеивания потока зерен на планчатой решетке определить рациональные параметры ориентации ее рабочих элементов(поперечных планок).
3.2. Обосновать принципиальную возможность увеличения живого
сечения входной сепарирующей решетки за счет устранения
прутков.
-
Определить закономерности изменения показателей обмолота и сепарации МСУ в зависимости от геометрических параметров V-образных планок входной зоны деки.
-
Установить адекватность модели реальному процессу.
В качестве основных методов исследования использовались методы дедукции при анализе априорной информации, и логическое обобщение результатов, полученных на основе изучения элементарного взаимодействия зернового потока с сепарирующей ячейкой; зональных показателей стендовых испытаний МСУ. На базе планирования эксперимента построены модели процесса обмолота и сепарации с привлечением методов математической статистики и теории вероятностей.
Представленная диссертация базируется на положения и результатах научных трудов, изложенных в работах Н.И. Кленина, Э.И. Липко-вича, М.В. Сабликова, Г.А. Кузина и других исследователей. В работе использованы материалы диссертаций, авторефератов, реферативных журналов, научных статей и патентов из области обмолота и сепарации зерновых культур.
Научная новизна. Установлены закономерности выделения зерна на входе МСУ в зависимости от режимов его работы и геометрических параметров входной зоны подбарабанья с учетом ограничений со стороны агротехнических показателей качества обмолота. Определена рациональная геометрия входного профиля деки и найдено оптимальное сочетание параметров V- образных планок решетки.
Взаимодействие зернового потока с элементами конструкции входной зоны исследуется на «микроуровне». Результаты, полученные для элементарной ячейки, определяют основные закономерности поведения зернового потока. Теоретические положения подтверждены экспериментами.
Разработаны программы: статистической обработки экспериментальных данных; расчета зональных показателей обмолота и сепарации с выводом графических зависимостей; визуализации процесса взаимодействия элементарного зернового потока с сепарирующей ячейкой. -
Практическая значимость. Оптимизация параметров выпуклой прутково-планчатой входной поверхности подбзрабанья обеспечивает снижение потерь зерна за молотилкой на 10%.
Беспрутковое подбар?банье, вследствие увеличения его живого сечения, обеспечивает повышение уровня сепарации вымолоченного зерна при снижении повреждающего воздействия на зерно и стебли соломы; снижается склонность решетки к залипанню; планчатая конструкция менее материалоёмка, отличается простотой изготовления, эксплуатации и ремонта.
Полученная система уравнений регрессии позволяет производить обоснованные расчеты элементов конструкции подбзрабанья МО'. Материалы диссертации приняты ГСКБ ОАО «Ростсельмаш» для использования при создании новой зерноуборочной техники.
Публикация результатов исследований. Материалы диссертации отражены в трех научных статьях и в шести тезисах докладов на международных и межвузовских конференциях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав основной части, заключения и 10 приложений. Работа изложена на 185 страницах, включает 69 рисунков, 19 таблиц, список использованных источников из 110 наименований (из них 11 нэ иностранных языках).
Обзор исследований структуры и закономерностей движения хлебной массы в МСУ
Сепарирующее действие молотильного аппарата обусловлено влиянием различных факторов, которые можно разделить на макрофакторы (глобального характера) и микрофакторы [43]. К первым относятся тип конструкции, режим работы МСУ, свойства обмолачиваемого материала и т.п. Микрофакторы - это факторы, влияющие непосредственно на процесс сепарации - форма планки, ее материал, радиус скруглення кромки, диаметр прутка и т.д.
В связи с поставленной задачей - интенсификации процесса сепарации на входе в молотильное пространство, - для нас представляют интерес работы, посвященные влиянию конструкции подбарабанья на этот процесс.
Классический тип деки - это сварная прутково-планчатая конструкция. Грани планок, обращенные к барабану, образуют в совокупности вогнутую рабочую поверхность. Планки прямоугольного сечения являются главными элементами подбарабанья. Вместе с прутками они формируют решетчатую поверхность, через которую проникают зерна, и которая препятствует проходу стеблей. Описанная традиционная схема молотильного аппарата, разработанная еще в XIX столетии, не претерпела существенных изменений до настоящего времени. Это связано с определенной простотой, надежностью и универсальностью конструкции.
От бильного молотильного аппарата классического типа множество модернизированных вариантов отличаются параметрами рабочих элементов барабана и деки, изменяющих геометрию молотильного пространства в целом или его отдельных частей. Модификации могут быть кинематического характера (сообщение подвижности рабочим элементам) или включать в себя сменные элементы конструкции, учитывающие специфику обмолачиваемой культуры (зерновые, рис, кукуруза, клещевина и т.д.), повышающие ее универсальность. Все вносимые изменения направлены на улучшение (интенсификацию) работы отдельных зон молотильного пространства, а потому должны быть рассмотрены с точки зрения возможности использования их преимуществ при оптимизации параметров системы, прежде всего на входе в молотильный аппарат. На этом основании введем такое понятие, как «интенсификатор» - в данном случае это параметр, результат конструктивного решения, направленный на улучшение функциональных характеристик подбарабанья.
В настоящее время наибольшее распространение получил молотильный аппарат, в котором барабан и дека обычно образуют сужающийся к выходу криволинейный канал (рис. 1.1). При таком взаимном расположении барабана и деки между ними образуется переменный, плавно уменьшающийся зазор (5 т). Установившееся на практике соотношение зазоров 5вх/5вых = 4:1, обеспечивает величину входного зазора, значительно превосходящего размер б т на большом протяжении молотильного пространства. Область, примыкающая к выходному зазору бвых, по отношению к остальной его части, является активной зоной, своеобразным интенсификатором с точки зрения воздействия на растительную массу. Тогда как повышение интенсивности перетирания колосьев на входе за счет уменьшения зазора могло позволить в самом начале процесса обмолота повысить количество вымолоченных зерен в потоке. Известна практика поджатия деки на входе при обмолоте остистых и труднообмолачиваемых культур. В этом случае зазоры между барабаном и декой на входе становятся меньше, чем на выходе молотильного пространства, - такой прием интенсифицирует обмолот, а значит и сепарацию зерна в начальной стадии.
На практике известны и другие варианты расположения активной зоны. Так, в венгерском комбайне "Кокшут Д-428" отношение основных зазоров составляет примерно 1:2, а в комбайне "Дехентрайтер 4517" зазоры относятся как 3:1:3 [17, 43]. Таким образом, в первом случае активная зона приходится на входную часть молотильного пространства, а во втором она расположена посередине деки.
Особое внимание исследователей привлекает неоднородность процессов обмолота и сепарации по длине деки, и в связи с этим выделились три основных направления повышения сепарирующего действия молотильного аппарата: размещение интенсификатеров на входе, в средней зоне и на выходе из молотильного канала. Как частный случай можно рассматривать комбинирование этих вариантов, в том числе и изменение всей поверхности деки.
Исполнение, представленное на рис. 1.2 а), считается классическим - молотильный канал сужается к выходу; исполнение б) направлено на повышение активности процессов обмолота и сепарации в средней зоне; в) - может использоваться при обмолоте остистых и труднообмолачи-ваемых культур. Липовский М.И [96] предлагает деку, в которой сохраняется постоянный зазор между нею и барабаном молотильного устройства. В соответствии со схемой молотильного аппарата классического типа это равносильно повышению активности входной зоны.
Анализ влияния зазоров на выделение зерна [19, 20, 22, 42, 43,44, 80] показывает, что уменьшение зазоров на входе увеличивает степень сепарации зерна уже в первой зоне, где оно менее всего дробится вследствие малого количества ударных воздействий, но молотильный зазор на входе можно сужать только до такой степени, пока он обеспечивает хороший захват и ускорение хлебной массы молотильным барабаном.
Оптимизация зазоров на входе производится с целью либо увеличения перетирающих сил в этой зоне, или повышения пропускной способности этого участка МСУ.
Отличительная черта традиционной схемы молотильного аппарата -универсальность. Однако широкий диапазон варьирования условий уборки (степень засоренности хлебной массы, повышенная или пониженная влажность, высота стеблестоя обмолачиваемой культуры и т.д.) заставляют изыскивать средства, в том числе и конструктивного характера, для обмолота в экстремальных условиях. Применение в существенно разных условиях одних и тех же конструкций подбарабанья МСУ приводят к заметным потерям зерна. Необходимо учитывать и такие свойства подбарабанья, как склонность его поверхности к залипанню и сложность ремонта решетчатой конструкции.
По данным Липовского М.И. [96], его конструкция деки снижает потери невымолоченным зерном за счет сохранения постоянства зазора между подбарабаньем и барабаном молотильного устройства, а следовательно, более интенсивного перетирания колосьев на входе за счет уменьшения зазора в этой зоне. Но при этом снижается захватывающая способность молотильного аппарата. А так как хлебная массы на входе движется медленнее (по сравнению со стандартным МСУ), то по мере попадания потока в суживающееся пространство и частичного просеивания зерна его скорость возрастает. Следовательно, пропускная способность предлагаемой конструкции заметно ниже.
Методика проведения испытаний
Проанализируем основное уравнение - сепарации зерна /2.7/. Отмечено прежде всего подавляющее влияние на степень сепарации подачи, частоты вращения молотильного барабана и длины подбара-банья по сравнению с другими факторами. Значимость и знаки соответствующих коэффициентов регрессии свидетельствуют о достоверности полученных результатов и о их соответствии выводам, полученным в исследованиях других авторов. Это свидетельствует о корректности полученных функциональных связей. Коэффициент регрессии при факторе х3 (промежуточный зазор бпр) является наиболее значимым по абсолютной величине после х2 (q), xt (пм6) и х7 (а). Это подтверждает ранее сделанный вывод о том, что с уменьшением промежуточного зазора 8 сепарация зерна декой увеличивается.
Наиболее важным результатом является установление влияния на процесс сепарации в молотильном аппарате длины заходной части Li (рис. 2.2, 2.3). Значимость коэффициента регрессии при х5 подтверждает ранее принятую гипотезу о том, что соблюдения условий затягивания порции растительного потока на входе МСУ является наиболее сущест 60 венной характеристикой выпуклой входной поверхности деки, и с ростом L і сепарация зерна подбарабаньем увеличивается. В уравнение /2.7/ не вошел фактор Хб. Таким образом оказалось, что толщина планки, изменяемая в опытах в большом диапазоне от 8 до 24 мм (т.е. в три раза по сравнению с номиналом) не оказала влияния на сепарацию зерна подбарабаньем. Независимость сепарации от ширины планки b в зоне наибольшего сжатия можно объяснить следующими причинами. Увеличение Ь, как показано в работе [45], ведет к интенсификации обмолота, в данном случае к более раннему вымолоту, а, значит, к улучшению сепарации. Одновременно, из-за снижения площади живого сечения, происходит ухудшение выделения свободного зерна декой. Таким образом, происходит взаимная компенсация следствий, вызываемых увеличением толщины планок входной зоны подбарабанья.
В уравнении /2.11/ (потери зерна в соломе) следует особо подчеркнуть роль фактора х2 - подачи хлебной массы. Величина подачи, как это подтверждается практикой комбайновой уборки, решающим образом влияет на потери свободным зерном, что и установлено уравнением (максимальное значение коэффициента регрессии перед х2).
Фактор х3 выступает в ином качестве, нежели в уравнении /2.7/. С уменьшением промежуточного зазора потери растут. Это может свидетельствовать о том, что ворох, поступающий на соломотряс при малых 5, измельчается больше, ухудшая условия работы соломотряса и очистки.
Уравнение /2.11/ подтверждает, что толщина планки в зоне не влияет на сепарацию зерна, как на промежуточной стадии (внутри молотильного аппарата), так и на условной конечной стадии (за соломотрясом без учета очистки).
Важным выводом из уравнений /2.7/ и /2.11/ является значимая зависимость результатов обмолота и сепарации зерна от угла обхвата барабана подбарабаньем. По-видимому, не следует сокращать а. Но окончательный ответ о влиянии длины подбарабанья на процесс сепарации зерна может быть получен только в результате совместного анализа уравнений на стадии оптимизации.
Особенностью уравнения /2.15/ (средняя длина стеблей) является независимость степени повреждения массы от величины промежуточного зазора и скорости подачи материала на обмолот. Изменение геометрических параметров выпуклой входной поверхности деки не влияет на состояние суммарного объема мелкого соломистого вороха под декой и соломотрясом. Из этого следует вывод об одинаковом расходе энергии при обмолоте растительной массы деками с выпуклой входной поверхностью различной протяженности. Здесь решающий фактор - подача растительной массы.
Из уравнения /2.15/ определяется роль длины L заходной части. С увеличением L повреждение растительной массы уменьшается, что подтверждает вывод о причине улучшения сепарационных свойств грубого вороха.
Повреждение растительной массы, также, как сепарация и потери, практически не зависят от толщины планки Ь. Этот факт можно объяснить следующим: с одной стороны увеличивается зона наибольшего сжатия слоя стеблей, а следовательно, и деформация растительной массы, что в конечном счете должно привести к более интенсивному повреждению стеблей. С другой - увеличивается площадь опоры, снижается ребристость опорной поверхности (а значит, и трение стеблей о деку), что ведет к уменьшению среднего удельного давления и увеличению затягивания растительной массы в зоне промежуточного зазора, увеличению ее скорости перемещения. Следствием является снижение числа ударов бичей на единицу площади потока растительной массы, что и приводит к снижению повреждения.
В работе исследован вопрос о влиянии скорости подачи хлебной массы на процесс обмолота. С увеличением скорости транспортера наклонной камеры снижается сепарация зерна декой /2.7/ и увеличивается степень повреждения стеблей в молотильном аппарате /2.15/. Оба эти эффекта можно объяснить тем обстоятельством, что порция растительной массы с большей скоростью подается в молотильное пространство (в зону наименьшего зазора), где подвергается интенсивному разрушающему воздействию бичей. Обмолот смещается к выходу молотильного канала, что ведет, в свою очередь, к ухудшению сепарации зерна подбарабаньем.
Неадекватность линейной связи дробления зерна с переменными факторами можно было предвидеть, так как весь опыт предыдущих исследований свидетельствует о более сложной нелинейной зависимости взаимодействующих переменных. Данные по недомолоту указывают на высокую эффективность деки с выпуклой входной поверхностью. Даже при самых неблагоприятных условиях недомолот в свободной соломе не превышал 2% (опыт №8: пмб=580 об/мин; q=10 кг/см; 1_=78).
Полученные линейные зависимости для У .Уб, являются первым этапом моделирования, на котором определяется связь показателей обмолота и сепарации со значимыми факторами. В первом приближении эти уравнения могут быть использованы для обоснования рационального сочетания факторов. В качестве критерия оптимизации выбирается обычно один из показателей, являющийся по условиям решаемой задачи основным. Связи других показателей с факторами могут рассматриваться как ограничения.
Вероятность сепарации зерна через планчатую решетку деки с учетом отклонения планок от радиального положения
Средняя выделенная часть таблицы и нулевые значения в верхней ступенчатой строке (условие /3.6/) получены по формуле /3.5/. А значения s, расположенные в табл. 3.1 выше верхней выделенной строки равны нулю. В этой зоне расчет по выведенной формуле /3.5/ приводит к появлению теряющих смысл отрицательных значений s, как и в случае, изображенном в левой нижней части графика.
Отрицательные значения є получены в зоне, где дальнейшее уменьшение угла а практически невозможно (рис. 3.9). В этом случае, при длине планки 1_ Т смежные планки прилегают друг к другу, и величине таких углов определяется из условия: a arcSin (—).
Выделенная в таблице 3.1 строка а=30 соответствует нулевым значениям вероятности просеивания, а при дальнейшем расчете по той же формуле 3.5 получены отрицательные значения є.
Угол в 30 обусловлен рассматриваемым соотношением Ь/Т=1/2. Для сравнения на рис. 3.10 приведен график вероятности сепарации «зерна» элементарной ячейкой при соотношении Ь/Т=1/5. Ясно, что изменение соотношения толщины планок и расстояния между ними играет немаловажную роль в рассматриваемом процессе.
Вероятность просеивания зерна є при соотношении b/T=l/5 При таком соотношении ширины планок и шага их размещения увеличивается диапазон изменения угла наклона планок, предел которого ограничивается зависимостью amin arcSin (—). При уменьшении толщины планок снижается влияние вторичных отражений зерен от смежных планок. На обоих графиках достаточно ясно выражена зависимость сепарации зерна от углов отклонения планок в сторону движения обмолачиваемого потока. Выводы: - Угол наклона планок в направлении движения растительной массы оказывает заметное влияние на степень сепарации зерна. - Отклонение планок от радиального положения увеличивает вероятность сепарации зерна при углах наклона, превышающих их критическое значение акр. Сепарация возрастает за счет поворота торцевой поверхности планки по отношению к потоку, и дает заметный прирост значений вероятности сепарации в том случае, когда соотношение ширины планок к шагу их размещения (Ь/Т) является значимым параметром. - По достижении критического угла отклонения планок происходит скачкообразное уменьшению значений вероятности є. Появляется дополнительный участок отражения от поверхности планки, размер (длина) которого растет с уменьшением угла поворота а. - Установкой наклонных планок на входе в молотильное пространство максимум сепарации зерна достигается при критических углах отклонения планок. - При характерных для входной зоны углах атаки поверхности деки зерновыми потоками у= 70...90 при соотношении Ь/Т=1/5 (ширина планки 8мм при шаге их размещения 40мм) возможно отклонение планок до углов а = 30...40 3.4 Обоснование целесообразности размещения планок V- образной формы на входе МСУ V- образная форма планок базовой конструкции подбарабанья была обоснована с целью снижения повреждающего воздействия на зерно и стебли соломы со стороны подбарабанья, на что было указано выше. Верхние полки планок должны создавать наиболее благоприятные условия для просеивания зернового потока, образуемого ударным воздействием бичей и в то же время служит для направления к барабану внедрившихся в межпланочное пространство стеблей обмолачиваемой массы. Сопряженные с ними полки, лежащие на уровне прежде располагаемой прутковой поверхности, предназначены для предварительного удержания сепарируемой соломистой фракции.
Выпуклая форма линии размещения верхних кромок планок должна обеспечивать достаточные усилия для интенсивного перетирания колосьев на входе молотильного аппарата.
Установка подобных планок на входе МСУ делает конструкцию деки более технологичной за счет установки однородных элементов.
Предшествующий анализ процессов взаимодействия поверхности деки с зерновым потоком выявил преимущества наклонных планок как сепарирующих элементов, по сравнению с прутково-планчатой решетчатой поверхностью (раздел 3.2). На основании этого в качестве конструктивных элементов входной зоны подбарабанья молотильного аппарата рационально использование наклонных планок V-образного профиля.
Шаг размещения планок выбирается из условий обеспечения выпуклого профиля входной зоны при максимальном выделении зерна под-барабаньем. Размеры входной зоны и самих планок позволяют установить здесь три планки, что не противоречит условиям свободного прохождения растительного потока в молотильное пространство, так как на входе упругий поток стеблей под воздействием бичей перемещается по выпуклой траектории.
Применение тех же планок, что и на остальной поверхности подбарабанья, требует расположения их под иными оптимальными углами наклона, что диктуется особенностями условий ударной сепарации зерна во входной зоне МСУ (рис. 2.10).
Реализация эксперимента на компьютерной модели
Увеличение углов наклона полок планок способствует росту количества сепарируемого зерна на входе МСУ, так как вследствие этого увеличивается «живое сечение» деки в этой зоне.
На рис. 5.9 показана зависимость сепарации зерна в первой зоне подбарабанья в зависимости от глубины залегания нижней полки планки (Н) и ее длины (L). Изменение длины L в большей мере влияет на сепарацию зерна, чем величина Н. Максимальные показатели сепарации зерна в первой зоне получены при их минимальных значениях.
Отрицательный коэффициент при Хі в уравнении /5.12/ указывает на рост степени сепарации зерна в первой зоне деки при уменьшении длины нижней полки планки. Но коэффициент при Xi незначим, и решающую роль в определении рациональной ширины нижней полки планки L сыграли эффекты взаимодействия этого фактора с другими.
Сравним оптимальные параметры планок, выявленные в результате анализа модели с экспериментальными данными.
По данным графиков (рис. 5.7, ...5.9) можно сделать вывод, что поиск максимального значения сепарации зерна в первой зоне должен осуществляться в условиях: длина нижней планки 40мм, глубина ее залегания 19мм, угол наклона верхней полки планки 40. Задавая значения у и проверяя при этом условия ограничения параметров хЗ и х4, (по формулам перехода /5.31/) получаем значения, обусловливающие максимальное просеивание в исследуемой зоне деки.
Максимально близкие параметры, задействованные в экспериментах, соответствуют вариантам конструкций под № 14 (1_=25мм, Н=20мм, а=50, 3=20) и под № 12 (1_=40мм, Н=20мм, а=50,р=20) Ошибка Sy для двенадцатого варианта получается равной: Sy (12)= J{y, - ypf = V(28,6-28,85)2 =0,25, для четырнадцатого варианта: Sy(14)= 4іу,-ур)г =V(27,65-28,85)2 =0,95, эти значения лежат в пределах ошибки эксперимента. Полученные результаты подтверждают достоверность проведенного анализа и выявления на его основе оптимального сочетания параметров исследуемых факторов.
Выше подробно рассмотрен пример получения и исследования уравнения сепарации зерна в первой зоне подбарабанья. Аналогичная работа была проведена при анализе показателей недомолота, дробления, степени чистоты зерна в ворохе (в первой зоне и за подбарабаньем в целом - приложение 9). Сделаем некоторые выводы на основании анализа уравнений и построенных графиков. 1) Сепарация зерна декой - целостный процесс, и параметры планок на входе МСУ оказывают влияние не только на показатели сепарации зерна в первой зоне, но и на работу более отдаленных от входа участков подбарабанья. Степень влияния этих параметров снижается к выходу из молотильного пространства. Это нашло свое отражение в том, что коэффициенты уравнений сепарации в последующих зонах менее значимы. 2) Из уравнения сепарации зерна входной зоной видно, что наиболее значимым оказалось влияние углов наклона полок планок и сочетание параметров - длины и угла наклона нижней полки и ее размера и угла наклона верхней полки планки. Значимость взаимодействия факторов свидетельствует о высокой степени влиянии «живого сечения» ячейки - подтверждая известный вывод о том, что вероятность просеивания увеличивается с ростом сепарирующего пространства решетки. 3) Определенный интерес представляет анализ уравнений сепара ции в последующих зонах деки. Зависимость уровня просеивания в этих зонах от параметров планок первой зоны прослеживается на протяжении всего молотильного зазора.
Это обусловлено увеличением количества просеявшегося зерна в первой зоне, что снижает показатели сепарации по длине подбарабанья, но в то же время большее количество свободного зерна за счет увеличения перетирающих сил на входе повышает вероятность его сепарации в последующих зонах, и это подтверждается тем, что основные значимые коэффициенты уравнений сепарации зерна в последующих зонах деки имеют знаки, противоположные аналогичным данным по первой зоне.
Графики (приложение 9, рис.1) построены в одном масштабе, что позволяет наглядно оценить степень влияния конструкции входа на сепарацию в последующих зонах. Те факторы, которые увеличивают просеивание в первой зоне, снижают, соответственно, этот показатель в последующих.
Те же тенденции прослеживаются при анализе уравнения сепарации зерна подбарабаньем в целом.
Дисперсионный анализ показал, что данные по сепарации зерна декой достаточно однородны, модель адекватна, но коэффициенты при некоторых членах уравнения малозначимы.
На графиках наглядно выявлены лучшие результаты при а=40, р=20, как и в уравнении сепарации зерна в первой зоне деки.
4) Степень чистоты зерна и недомолот во входной зоне в большей мере зависят от глубины залегания нижней полки планки. Отрица тельный знак коэффициента при данном факторе в первом уравне нии, положительный в уравнении недомолота указывают на то, что чем глубже залегает нижняя полка планки, тем большее количество вороха накапливается в ячейке, это снижает степень чистоты зерна в ворохе и увеличивает показатель недомолота. Значимые коэффициенты при сочетаемых факторах (xix3, X1X4) указывают на то, что накопление большего объема вороха, соломистых частиц способствует и большей вероятности просеивания недомолота (сочетание большей длины нижней полки планки с большим углом наклона верхней (хіХз); или взаимодействие углов наклона полок планок (Х3Х4) с противоположными знаками). 5) Дробление зерна зависит от многого ряда известных из практики причин. Рассматриваемые параметры планок не оказывают существенного влияния на этот процесс. Действительно, в уравнении значимых коэффициентов не оказалось. Все же максимальное значение степени повреждения зерна соответствует наибольшим углам наклона полок планок. В этом случае планка практически не покрыта ворохом из-за большой скорости его схода с металлической поверхности.
Малые разности, полученные при сравнении расчетных и экспериментальных данных, говорят о достоверности полученных зависимостей. Разработанный алгоритм расчета параметров уравнений и построения графиков может быть рекомендован для его использования при проведении аналогичных исследований.
