Лабораторная работа N 2.3.35

Подбор рабочих органов к зерноочистительным машинам и оценка качества их работы

• Цель работы.
• Исходный данные.
• Краткие сведения из теории.
• Программа выполнения работы.
• Отчет о работе.
• Контрольные вопросы.
• Приложения
  1. Таблица значений нормального интеграла.
  2. Задачи.

1. Цель работы.

Рассчитать и построить кривые нормального распределения зерновой смеси по аэродинамическим свойствам, толщине, ширине и длине.

Используя кривые распределения, определить рабочие признаки разделения исходной смеси, выбрать форму и размеры отверстий решет или ячеек триера в соответствии с ГОСТом, построить технологическую схему зерноочистительной машины, рассчитать качество очистки семян.

2. Исходные данные.

Для решения поставленной задачи используется физико-механические свойства семян основной культуры и сорняков, например, в виде таблицы 1.

3. Краткие сведения из теории.

Очистка и сортирование семян выполняется на зерноочистительных машинах. Рабочие органы машин разделяют исходную смесь с использованием ее физико-механических свойств (аэродинамических, линейных размеров, коэффициентов трения и др.).

Показатели любого из свойств семян или сорняков рассматривают как случайную величину. В связи при расчете технологических схем зерноочистительных машин характеристики физико-механических свойств семян и сорняков представляют в виде кривых нормального распределения. Сопоставление кривых распределения позволяет выбрать рабочие органы, составить технологическую схему и оценить качество работы зерноочистительной машины.

При расчете кривых распределения используют уравнение кривой теоретической плотности распределения:

Если сделать замену переменной X_{i cp} на _n при

то получим

После соответствующих преобразований также можно записать:

Значения функции табулированы и представлены в таблице 2.

Значения функции f(_n)

Отклонение n	f(n)		Отклонение n	f(n)
0.0	0.3989		1.75	0.0863
0.25	0.3867		2.00	0.0540
0.50	0.3521		2.25	0.0317
0.75	0.3011		2.50	0.0175
1.00	0.2420		2.75	0.0091
1.25	0.1826		3.00	0.0044
1.50	0.1295

Если любое 1-ое значение функции f(_n) разделить на _x, то получим значение теоретической плотности распределения

Известно, что нормальный закон распределения предусматривает изменение случайной величины от - до +, однако практически распределение укладывается в пределах отклонения от m_x на величину ±3_x.

Среднее значение изменяемой величины m_x определяет положение кривой на оси абсцисс, а _x характеризует форму кривой распределения, рассеивание показателя данного свойства семян около его среднего значения.

Максимальная ордината кривой распределения равна

Для расчета кривых нормального распределения необходимо: определить максимальное значение показателя данного свойства:

Чтобы построить кривые распределения, выбирают систему осей координат. На оси абсцисс откладывают значение средней величины

m_x = (X_min + X_max)/2

Интервал от X_min до X_max разделить на равное число частей, соответствующих выбранным отклонениям _n, и равных например, 0,75 _x, 1,55 _x, 2,25 _x и 3 _x.

Против m_x (отклонение _n = 0) по оси ординат отложить в масштабе отрезок, равный f_т(X_{i ср}) = f(₀) / _x, против отклонения 0,75 _x - отрезок f_т(X_{i ср}) = f(_0,75) / _x и т.д.

Соединив концы отрезков, получим кривую распределения семян по показателю данного свойства.

По аналогичной методики выполняется построение кривых распределения для семян культурных растений и сорняков по аэродинамическому давлению, толщине, ширине и длине. При этом на рисунке, например, для ржи (таблица 1) по каждому показателю строят шесть кривых.

На основании кривых распределения подбирают рабочие признаки распределения исходного материала и составляют технологическую схему очистки. Если зерна основной культуры предназначены на семена, то стремятся все примеси удалить полностью. Однако, в этом случае, как правило, много основной культуры уходит в отходы, что не всегда экономически выгодно. В том случае, когда основная культура предназначена на фураж или производственные цели, то в ней можно сохранить незначительное количество примесей.

При расчете результатов очистки определяют количество семян, величина показателя физико-механических свойств ограничена определенными условиями. Например, требуется определить количество семян, размер которых находится в определенном интервале. Для таких расчетов пользуются таблицей значений нормального интеграла (Приложение 1).

Эта функция Лапласа, значения которой даны для 10000 измерений, но поскольку таблица симметрична, то она приведена для измерений 5000.

Для определения качества очистки вводят условное обозначение составляющих зерновой смеси (таблица 3)

Показатели качества очистки рассчитывают по следующим выражениям:

чистота основной культуры (конечного продукта) -

X = 100 A a / (Aa + Bb + Cc + ...)%;

содержание семян основной культуры в отходах -

Y = 100 A a1 / (Aa1 + Bb1 + Cc1 + ...)%;

выход конечного продукта в процентах от исходного содержания -

Z = 0.01 (Aa + Bb + Cc + ...)%;

4. Программа выполнения работы.

4.1. Из таблицы 1 выписываются исходные данные своего варианта.

4.2. Проводится анализ критических скоростей V_кр компонентов зерновой смеси и определяется скорость, при которой можно без потерь выделить семена основной культуры или выделить легкие примеси и легкую фракцию основной культуры.

4.3. За показатель аэродинамических свойств семян принимается критическое динамическое давление P_g и рассчитывается

где

= 1.22 кг/м³ - плотность воздуха;

среднее значение

m_Pg = (P_{g max} + P_{g min}) / 2

4.4. Пользуясь значениями m_Pg, _Pg и таблицей 2, вычисляют значения плотности распределения

4.5. По найденным значениям f_т(P_g) строят кривые распределения по динамическому давлению P_g.

4.6. На основании анализа построенных кривых распределения выбирают значение рабочей величины показателя P_{g раб}, при котором будет выполняться очистка.

Предварительно можно принять, что P_{g раб} = P_{g min} основной культуры.

Определяют рабочую скорость воздушного потока в аспирационном канале:

Полученные результаты записывают в таблицу 4.

4.7. По аналогичной методике выполняются расчеты и строятся кривые распределения компонентов зерновой смеси по размерам (толщине, ширине и длине).

Выбранные рабочие признаки разделения записываются в таблицу 4.

4.8. Полученные рабочие признаки разделения смеси (таблица 4) сравниваются с рекомендуемыми параметрами рабочих органов зерноочистительных машин по ГОСТу.

Результаты заносятся в таблицу 4.

4.9. Составляется схема технологического процесса зерноочистительной машины, в которой изображаются рабочие органы очистки семян воздушным потоком, на решетах и в триере. На схеме указываются рабочие признаки разделения и форма отверстий решет, ячеек триера. Подбирается аналог зерноочистительной машины, выпускаемой промышленностью.

4.10. Рассчитываются показатели качества очистки смеси на основании результатов таблицы 3 и значений таблицы нормального интеграла. Полученные результаты записываются в таблицу 3.

Лабораторная работа может быть выполнена на ПЭВМ с использованием программы "OSEM", написанной на языке ТУРБО-БЭЙСИК в диалоговом режиме с пользователем.

Программа обеспечивает получение распечатки таблиц для построения кривых распределения зерновой смеси по аэродинамическим свойствам, толщине, ширине и длине ; просмотр на экране дисплея построенных графиков кривых распределения и их распечатку ; расчет качества очистки семян.

Отчет о работе.

Отчет должен содержать:

• Теоретические зависимости для расчета и построения кривых распределения и оценки качества очистки семян.
• Исходные данные (таблица 1), рабочие признаки разделения (таблица 4), расчет качества очистки зерновой смеси (таблица 3).
• Графики кривых распределения зерновой смеси по аэродинамическим свойствам, толщине, ширине и длине.
• Схему технологического процесса зерноочистительной машины.
• Анализ результатов и выводы.
• Решение задач (Приложение 2).

Контрольные вопросы.

1. Какие параметры характеризуют аэродинамические свойства семян?
2. Какие типы решет применяются при сортировании семян по тощине и ширине?
3. Какие рабочие органы используются для разделения емян по длине?
4. Как определить скорость "витания" семян?
5. Как сотавить технологическую схему очистки зерновой смеси?
6. Как движется зерно по поверхности решет с продолговатыми и круглыми отверстиями?

Приложение 1. Таблица значений нормального интеграла.

Таблица значений нормального интеграла

n	На 104	Дифферен- циация для 0,01		n	На 104	Дифферен- циация для 0,01		n	На 104	Дифферен- циация для 0,01
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25	0 199 398 596 793 987 1179 1368 1554 1736 1915 2088 2258 2422 2580 2734 2881 3023 3159 3289 3413 3531 3643 3749 3849 3944	40 40 40 39 39 38 38 37 37 36 35 34 33 32 31 30 28 27 26 25 24 22 21 20 19 18		1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25 2.30 2.35 2.40 2.45 2.50 2.55	4032 4115 4192 4256 4332 4394 4452 4505 4554 4599 4671 4678 4713 4744 4773 4798 4812 4821 4861 4873 4893 4906 4917 4929 4938 4946	17 15 14 13 12 11 11 10 9 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 2 2 2 1		2.60 2.65 2.70 2.75 2.80 2.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10 3.15 3.20 3.25 3.30 3.35 3.40 3.45 3.50 3.55 3.60 3.65 3.70 3.75 3.80 3.90	4953 4960 4965 4970 4974 4978 4981 4984 4987 4989 4990 4992 4993 4994 4995 4996 4997 4997 4998 4998 4998 4999 4999 4999 4999 5000	1 1 1 1 1 1 1 1 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Приложение 2. Задачи.

Решить задачи:

1. На привод вентилятора, лопастное колесо которого вращается с частотой 700 мин^-1, требуется мощность 1,0 КВт. При этом вентилятор подает в сеть 1.5 м³/с воздуха, создавая напор 350 Па.
   Сколько воздуха будет подавать этот же вентилятор и каков будет напор, если частота его вращения уменьшится до 400 мин^-1.
2. Рассчитать радиус по концам лопаток рабочего колеса вентилятора и его частоту вращения для досушивания сена площадью 50 м² активным вентилированием, если создаваемый напор Р = 355 Па и ширина вентилятора 1.2 м. За аналог принять вентилятор с _b = max и коэффициентами А = 1.6 и В = 2.6.
3. Размер зерен ячменя изменяется в пределах от l_min = 6.41 мм до l_max = 9.05 мм. Определить, сколько зерен имеют размер до 7 до 8 мм?
4. Изменчивость по толщине ржи характеризуется m = 2.43 мм и =0.25 мм. Определить процент отхода ржи при обработке ее на решете с продолговатыми отверстиями размером 1.8 мм.
5. Определить отход овса после обработки и чистоту конечного продукта, если смесь, содержащая 98% овса и 2% вьюнка, обработана в цилиндрическом триере с диаметром ячеек 4.5 мм. Известны m_ов = 11.97 мм, _ов = 1.68 мм и _вьюн = 0.99 мм.
6. Рассчитать пропускную способность решета зерноочистительной машины при сортировании семян ячменя влажностью 14% и засоренностью 2.5%.
7. Определить предельную частоту вращения цилиндрического триера диаметром 400 мм.
8. Определить угол скольжения частицы, находящейся в относительном покое на внутренней поверхности цилиндра триера, если диаметр триера 600 мм, частота его вращения 45 мин^-1, угол трения частиц о поверхность цилиндра 35^o (нарисовать схему сил, действующих на частицу, находящуюся в цилиндре).
9. Определить режим работы цилиндрического триера, при катором частицы не выскальзывают из ячеек. Известны углы: = 90^o, = 70^o, = 45^o.
10. Определить нижнюю и верхнюю границы зоны выпадения зерен из ячеек триера, если К = 0.47, _min = 6^o, _max = 50^o, = 90^o (нарисовать схему зоны выпадения частиц и расположения приемного лотка).

astets@karelia.ru
Создано 19 Декабря 1997
Отредактировано 14 Января 1998