РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ПЕРЕДУМОВИ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ І ЕФЕКТИВНОСТІ СЕПАРАЦІЇ ЗЕРНА ВІБРОПНЕВМОРЕШІТНИМИ РОБОЧИМИ ОРГАНАМИ
2.1. Аналіз факторів, які впливають на ефективність і продуктивність вібропневморешітної сепарації
Спочатку розглянемо критерії ефективності процесу сепарації.
При очистці необхідно розділити суміш на три фракції - очищене зерно (повноцінне), дрібні домішки та легкі і важкі домішки. Під очищеною фракцією - приймають суміш, яка містить не більше заданої відносної кількості домішок.
Суміш містить частки двох видів. Критерії якості поділу суміші в завданнях очищення насінних сумішей аналогічні застосовуваним у гірничорудній і переробній промисловості [77, 78, 79] і висвітлені в стандартах [80]. Основою визначення критеріїв якості в стандартах є відношення мас фракцій з різних приймачів до маси початкової суміші. Такий спосіб визначення є прийнятним для виробництва, однак не дає більш докладної інформації, необхідної при проведенні науково-дослідних робіт з підвищення ефективності процесів сепарації. Підвищення точності оцінок якості процесів сепарації пов'язане з використанням кривих розподілу ймовірностей значень характеристик компонентів суміші. Удосконалення способів оцінки на цій основі почалося із середини 60-х років у багатьох галузях промисловості. Стосовно до завдань очищення насіння на вібруючій площині такий підхід був використаний у роботах [58, 81, 82, 83]. У цих роботах запропонований спосіб побудови номограм для визначення поздовжнього кута нахилу робочої поверхні з використанням кривих розподілу ймовірностей значень граничних кутів підйому насіння по вібруючій поверхні [62]. Такий спосіб визначення кута нахилу робочої площини є наближеним, тому що в недостатній мірі враховує характеристики траєкторії компонентів суміші на робочій площині, яка розташована довільно щодо напрямків вібрацій.
Іншим недоліком розглянутих методик є відсутність математичного забезпечення при визначенні оцінок, тому що визначення характеристик запропонованими способами надзвичайно трудомістко. У зв'язку із цим було поставлена задача вдосконалення критеріїв якості очищення за рахунок усунення зазначених недоліків.
Якість очищення залежить від взаємного положення кривих розподілу компонентів суміші. Тому наближене уявлення про якість очищення дає математичне очікування координат точок сходу насіння основної культури та домішок.
Причому, при певному положенні математичного очікування координат точок сходу насіння, основної культури і домішок якість очищення буде збільшено при зменшенні розсіювання координат.
Інше положення при сортуванні. У цьому випадку потрібно розділити суміш, що складається з насіння одного виду, і тут бажане збільшення розсіювання координат точок сходу, тому що це свідчить про високий ступінь реагування положення насіння на змінення фізико-механічних властивостей.
Вибір критеріїв якості сортування не настільки очевидний, як вибір критерію якості очищення. Справа в тому, що прямими критеріями якості сортування є критерії, пов'язані з агротехнічними показниками насіння - схожість, енергія проростання. Визначення цих характеристик дуже трудомісткі, тому бажано знайти непрямі критерії, які б визначалися досить легко. Бажано встановити також зв'язок між такими критеріями і агротехнічними показниками насіння, тому відповідні дослідження також були включені в число задач роботи.
Як при сортуванні, так і при очищенні істотне значення має швидкість транспортування часток по вібруючій поверхні, тому що вона визначає допустиму подачу, тобто продуктивність машини. Природно, що мова йде про швидкості транспортування насіння основної культури, тому що вона становить переважну більшість суміші, що подається на робочу площину. У зв'язку із цим швидкість транспортування, також є критерієм ефективності процесу сепарації.
Таким чином, ефективність технологічного процесу сепарації визначається двома критеріями - критерієм якості розділення і критерієм швидкості переміщення. У зв'язку із цим при визначенні оптимальних параметрів можливі різні варіанти постановки задач. Доцільним представляється добиватися збільшення значення критерію якості процесу розділення при обмеженні мінімально припустимої швидкості переміщення.
Розглянемо параметри, які впливають на технологічний процес сепарації. До них відносяться: А - амплітуда коливань решета; - частота вібрацій; - кут між напрямком збудливої сили і площиною (кут спрямованості вібрацій); - кут між горизонтом і лінією перетинання робочої площини з вертикальною площиною, у якій розташовується збудлива сила (поздовжній кут); - кут між горизонтом і лінією перетинання робочої площини з вертикальною площиною, перпендикулярною площиною, у якій розташовується збудлива сила (поперечний кут); - подача суміші; ? - засміченість суміші; ? - матеріал поверхні робочої площини; L, B - довжина і ширина робочої площини і їхнє співвідношення; умз - координата місця завантаження; Vп - швидкість повітря; lі*, bі* - геометричні параметри розпушувача шару зернового матеріалу.
Доцільно розділити зазначені параметри на 4 групи:
- регульовані параметри вібропневморешітної машини -
- розміри сторін робочої площини, (а також їхнє співвідношення) і координати місця завантаження, L, B;
- матеріал робочої поверхні ?;
- характеристики подаваної суміші - , ?;
Матеріал робочої поверхні разом з матеріалами поверхонь часток і компонентів суміші описуються групою коефіцієнтів взаємодії тіла з вібруючою площиною. Це коефіцієнти тертя руху , спокою , коефіцієнт відновлення нормальної складової швидкості при ударі е, коефіцієнт зменшення дотичної швидкості при ударі.
Значення перерахованих коефіцієнтів повинні бути обрані так, щоб характеристики процесу сепарації, визначені за допомогою математичних моделей відповідали експериментальним даним. Слід зазначити, що в процесі проведення досліджень було встановлено, що перерахований набір коефіцієнтів при ріш