Концепція аеродинамічної сепарації насіння сільськогосподарських культур та засоби її реалізації

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ІВАНА ПУЛЮЯ

Спеціальність 05.05.11 - Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Концепція аеродинамічної сепарації насіння сільськогосподарських культур та засоби її реалізації

Єрмак Василь Петрович

2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Луганському національному аграрному університеті

Міністерства аграрної політики України

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор Брагінець Микола

Володимирович, Луганський національний

аграрний університет, завідувач кафедри

механізації виробничих процесів у тваринництві.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, член-кореспондент

УААН, Булгаков Володимир Михайлович, академік -

секретар Відділення механізації і електрифікації

Української академії аграрних наук (УААН);

доктор технічних наук, професор Котов Борис Іванович,

Національний університет біоресурсів і природокористування України, професор кафедри "Автоматизація сільськогосподарського виробництва";

доктор технічних наук, професор, член-кореспондент

УААН, Кушнарьов Артур Сергійович, Український

науково-дослідний інститут прогнозування та

випробовування техніки і технологій для

сільськогосподарського виробництва імені

Л. Погорілого, провідний науковий співробітник.

Захист відбудеться “25” червня 2009 року о “10” годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 58.052.02 в Тернопільському державному технічному університеті імені Івана Пулюя, за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська 56.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ТДТУ імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська 56.

Автореферат розісланий “25” травня 2009 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради П.В. Попович

Актуальність теми. Одним з надійних шляхів підвищення врожайності сільськогосподарських культур є використання якісного насіннєвого матеріалу. Сівба таким насінням, без підживлення, забезпечує таку ж саму врожайність, як і використання звичайного насіннєвого матеріалу, але у комплексі з підживленням мінеральними та органічними добривами. Тому проблема підготовки якісного насіннєвого матеріалу є актуальною. Якісний матеріал отримують шляхом відбору із загальної маси, насіння із цінними біологічними властивостями, яке потрапляє до фракції І при сепарації та дає дружні сходи - в результаті збільшує загальну врожайність на 1.5--5.0 ц/га.

Існуючі засоби відбору насіннєвого матеріалу мають недостатню технологічну надійність, бо при їх розробці та проектуванні не враховувалась взаємодія насінин між собою при сепарації, яка носить випадковий характер. Ця взаємодія призводить до втрат якісних насінин, внаслідок їх потрапляння у технічну (не якісну) фракцію ІІ, а також до погіршення якості насіннєвої фракції І, за рахунок потрапляння до неї неякісних насінин.

Відомі спроби покращення якості сепарації насіння супроводжуються значними конструктивними ускладненнями та збільшенням енерговитрат. Найменшими енерговитратами та простотою конструкції характеризується аеродинамічний сепаратор в горизонтальному потоці. Відомі концепції його покращення - збільшення висоти та швидкості горизонтального повітряного потоку ведуть до значного збільшення енерговитрат.

Тому постає проблема розробки нової концепції збільшення ефективності післязбиральної обробки зерна та насіння шляхом аеродинамічної сепарації, основ проектування, розробки та впровадження в виробництво високоефективних сепараторів. Обґрунтування вдосконалених процесів та засобів аеродинамічної сепарації насіння дозволить покращити якість насіннєвого матеріалу і в результаті збільшити врожайність сільськогосподарських рослин.

Зв'язок роботи з науковими темами. Дослідження, що склали основу дисертаційної роботи виконувалися в Луганському національному аграрному університеті у 2003-2009рр. відповідно до "Державної програми виробництва технологічних комплексів машин і устаткування для сільськогосподарського виробництва, харчової і переробної промисловості на 1998-2005рр." (п. 3.1.5), затвердженої Кабінетом Міністрів України від 09.02.1998 року, протокол №5. Дослідження також виконувалися згідно держбюджетних угод з Міністерством аграрної політики України за темою "Комплексна механізація виробничих процесів в АПК" № держреєстрації 0104U005400.

Мета дослідження - підвищення ефективності післязбиральної обробки насіння сільськогосподарських культур шляхом розробки процесів та засобів аеродинамічної сепарації, здатних готувати високоякісний насіннєвий матеріал згідно агрономічних вимог, з урахуванням взаємодії насіння між собою при сепарації.

Задачі досліджень:

- запропонувати нову концепцію збільшення чіткості відбору насіння при сепарації у повітряних потоках, що дозволить створити основи проектування високоефективних аеродинамічних сепараторів зменшеного енергоспоживання;

- розробити теоретичну модель та основи аеродинамічної сепарації насіння, що дозволить створити алгоритми та комп'ютерне програмне забезпечення для визначення раціональних конструктивно-технологічних параметрів запропонованих сепараторів;

- розробити універсальну методику енергетичної оцінки ефективності роботи будь-яких за принципом дії сепараторів;

- розробити програму, методику, обладнання та експериментально встановити відповідність між теоретичними та експериментальними конструктивно-технологічними параметрами запропонованих сепараторів;

- економічно обґрунтувати ефективність використання запропонованих аеродинамічних сепараторів у виробництві.

Об'єкт дослідження - технологічний процес аеродинамічної сепарації насіння у повітряних потоках підвищеної ефективності та засоби його практичної реалізації. насіння сепаратор аеродинамічний

Предмет дослідження - закономірності впливу конструктивно-технологічних параметрів аеродинамічних сепараторів на процес поділу насіння для насіннєвих та технічних цілей.

Методи досліджень. Дослідження впливу конструктивно-технологічних параметрів запропонованих аеродинамічних сепараторів на показники підготовленого насіння базувалися на основних положеннях теорії імовірності, аналітичної геометрії, теоретичної механіки та фізики.

Розрахунок раціональних конструктивно-технологічних параметрів засобів аеродинамічної сепарації проводилися за допомогою IBM PC, та створених програм на комп'ютерній мові "С".

При проведенні експериментальних досліджень процесів сепарації застосовувались розроблені та відомі методики, а також створене власноруч технічне забезпечення - електричні вимірювач тиску та секундомір.

Науковою новизною, що отримана вперше є:

- обґрунтовано універсальний критерій енергетичної оцінки ефективності роботи сепараторів (Ксеп), що показує відношення енергії, яка отримується за однаковий час питомо-важким насінням насіннєвої фракції І, по відношенню до кількості енергії, яку отримує за той самий час питомо-легке насіння технічної фракції ІІ (при однаковій кількості насіння у цих фракціях після сепарації). Він, за рахунок розглядання сепарації, як процесу передавання енергії від робочого агенту до поділяємих насінин, дозволяє порівнювати поміж собою сепаратори із будь яким робочим агентом (повітряні, електричні, гравітаційні та ін.);

- створено стохастичну модель процесу сепарації насіння у повітряних потоках запропонованими сепараторами, яка встановлює залежності (розкриває взаємозв'язок між параметрами відсепарованого насіння та конструктивно-технологічними параметрами сепараторів). Розроблені аналітичні залежності процесу міграції насіння при сепарації. Виходячи з цієї моделі, обґрунтовано склад насіння у відсепарованих фракціях, з урахуванням потрапляння неякісних насінин в насіннєву фракцію в результаті їх взаємодії між собою;

- розроблено математичні моделі процесів міграції насіння по сусідніх фракціях, із врахуванням впливів зіткнення, тертя об бічні стінки та обмежувачі; обґрунтовано склад та середню масу насіння у відсепарованих фракціях;

- отримано аналітичні залежності, які встановлюють взаємозв'язок між параметрами фракції, що сепарується, та конструктивно-технологічними параметрами запропонованих аеродинамічних сепараторів;

- створено системи рівнянь, які описують імовірність потрапляння насіння до бічних стінок вертикального каналу (при вільному падінні у зустрічному потоці) в залежності від величини розсіювання вертикальних траєкторій під дією під'ємної сили Жуковського. Розглянуті випадки постачання насінин посередині та біля задньої стінки вертикального каналу;

- розроблено аналітичні залежності, які визначають кількість насіння, що за рахунок взаємодії із наелектризованими бічними стінками вертикального каналу та зустрічним потоком втратить рівновагу та буде вилучено з фракції резервного насіннєвого матеріалу ІІ до технічної фракції ІІІ. Розроблені залежності дозволяють визначити середню масу насіння у відсепарованих фракціях для сепаратора з наелектризованим вертикальним каналом.

Практичне значення отриманих результатів полягає в розробці вдосконаленого технологічного процесу аеродинамічної сепарації насіння, що дозволяє проектувати та виготовляти сепаратори збільшеної (в 1.9--2.8 рази) чіткості поділу насіння. При цьому після сепарації отримується насіннєвий матеріал, що містить 1.2--3.6% неякісного насіння проміжної фракції ІІ на відміну від існуючих сепараторів (5.6%).

Теоретично та експериментально встановлено залежність показників роботи розроблених аеродинамічних сепараторів від їх конструктивно-технологічних параметрів, а також визначено їх технологічне налагодження для сепарації різних сільськогосподарських культур.

Доведено перевагу запропонованих аеродинамічних сепараторів над існуючими (у 1.25--4.94 рази за величиною Ксеп, та експериментально у 1.9--2.8 рази). Отримано рекомендації для технологічного налаштовування запропонованих аеродинамічних сепараторів.

Розроблені методики визначення конструктивно-технологічних параметрів запропонованих аеродинамічних сепараторів, що з урахуванням взаємодії насіння між собою при сепарації, обґрунтовують параметри відсепарованих фракції. При цьому, окрім збільшення врожайності при сівбі вищезгаданого насіння, зменшуються втрати високоякісного насіння насіннєвої фракції І за рахунок виносу її до проміжної фракції ІІ. Розроблені методика та комп'ютерне програмне забезпечення дозволяє проектувати аеродинамічні сепаратори для будь-яких за розмірами сільськогосподарських підприємств та промислових насіннєвих пунктів.

Створено ряд аеродинамічних сепараторів підвищеної ефективності, що використовуються у господарствах для підготовки насіння сільськогосподарських культур до сівби. За результатами жнив 2006р. ЗАТ СВФ "Агротон" встановлено збільшення врожайності на 15--25% при використанні для сівби відсепарованого насіння. Запропоновано вдосконалену методику оцінки якості роботи будь-яких сепараторів, яка спрощує підбір обладнання для комплектації та оснащення насіннєвих пунктів господарств.

Особистий внесок здобувача. Основні дослідження за темою дисертації виконані здобувачем особисто та надруковані у 20 одноосібних статтях, зокрема, розроблені теоретичні моделі, методика та проведені експериментальні дослідження запропонованих аеродинамічних сепараторів; виготовлені вимірювальні прилади - електричний секундомір та вимірювач швидкості повітряного потоку; виконані промислові іспити сепараторів. У статтях, виконаних у співавторстві, особистий внесок здобувача представлений наступними положеннями: [18] - розроблена методика та отримані показники енергетичної оцінки електросепараторів; [19] - отримані та представлені основні експериментальні дані про якість роботи аеродинамічних сепараторів; [20] - отримані та представлені експериментальні дані про вплив положення насінин на якість сепарації; [21] - розроблена методика досліджень аеродинамічних сепараторів та її завдання; [22] - отримані та представлені експериментальні дані про розподілення повітряного потоку на поверхні сітки сепаратора; [23] - розроблена та представлена методика та алгоритм визначення товщини вертикального каналу сепаратора; [26] - розроблена методика визначення імовірності потрапляння насіння до бічних стінок каналу при сепарації та створена система рівнянь, що її описує.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися на щорічних науково-методичних конференціях (2003-2009рр.) Луганського національного аграрного університету та апробовані: на науково-практичній конференції "Проблеми та перспективи розвитку аграрної механіки" у 2004р. в ДДАУ (м. Дніпропетровськ); на ХII, ХIII та ХIV Міжнародних науково-технічних конференціях ННЦ "ІМЕСГ" "Технічний прогрес у сільськогосподарському виробництві" у 2004р., 2005р. та 2006р (смт. Глеваха, Київська обл.); на Міжнародній науково-технічній конференції "Науково-технічні засади розробки, випробовування та прогнозування сільськогосподарської техніки і технологій", присвяченої пам'яті та з нагоди 70-річчя від дня народження академіка УААН, РАСХН та АІНУ Леоніда Володимировича Погорілого у 2004р. (смт. Дослідницьке, Київська обл.); на четвертій міжнародній науково-практичній конференції "Проблеми технічного сервісу сільськогосподарської техніки" у 2005р. в ХНТУСГ ім. Петра Василенка (м. Харків); на VII Міжнародній конференції "Сучасні проблеми землеробської механіки", присвяченої 106-річниці з дня народження академіка ВАСГНІЛ, РАГН, УААН, чл.-кор. НАНУ, д.т.н., професора Петра Мефодійовича Василенко, у 2006 в ТДАТА (м. Мелітополь); на Міжнародній науково-практичній конференції "Сучасні проблеми механізації виробничих процесів в АПК" в ЛНАУ у 2006р. (м. Луганськ); на Міжнародній науково-технічній конференції ННЦ "ІМЕСГ" "Сучасні проблеми землеробської механіки (VIII конференція) та технічний прогрес у сільськогосподарському виробництві (ХV конференція)", присвяченій 107-річниці з дня народження академіка Петра Мефодійовича Василенка, у 2007р. (смт. Глеваха, Київська обл.); на Міжнародній науково-практичній конференції "Технічний прогрес в АПК" у 2007р. в ХНТУСГ ім. Петра Василенка (м. Харків); на Міжнародних конференціях в НАУ у 2005р. та 2008р (м. Київ).

В повному обсязі докторська дисертація доповідалася на конференціях в ННЦ "ІМЕСГ" (смт. Глеваха, Київська обл., двічі), НАУ (м. Київ, двічі), Харківському національному технічному університеті сільського господарства ім. П. Василенка (ХНТУСГ, м. Харків) та на науковому семінарі Тернопільського державного технічного університету ТДТУ ім. І. Пулюя (м. Тернопіль).

Публікації результатів досліджень. Автором надруковано 27 статей; з них 24 у фахових виданнях ВАК України та отримано один деклараційний патент України на винахід.

Реалізація результатів досліджень. Виготовлені сепаратори використовуються для підготовки насіннєвого матеріалу з 1999р. для кафедри виробничого навчання та охорони праці ЛНАУ, ЗАТ СВФ “Агротон” та Уманської філії інституту цукрових буряків. Кожен рік посівні площі складали 50--95 га. Насіння поділялося на три фракції за питомою масою, а також очищувалося від легкого сміття. Підготовлений насіннєвий матеріал першої фракції був настільки чистий, що сівалка СУПН-6 не забилася жодного разу при сівбі на протязі п'яти років.

За результатами жнив 2006р. у ЗАТ СФВ "Агротон" встановлено, що при сівбі відсепарованого насіння фракції І прибавка врожаю становить 5--6 ц/га, у порівнянні із не сепарованим насінням. Розроблено, виготовлено та експлуатується 3 сепаратори промислового типу в господарствах Луганська та Луганської області, а також розпочата підготовка до їх серійного виробництва на виробничих потужностях ТОВ НВФ "Дозатор" (смт. Слав'яносербськ) та ВАТ "Бердянські жниварки" (м. Бердянськ).

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 6 розділів, загальних висновків, списку літератури із 326 найменувань та додатків. Містить 291 сторінку комп'ютерного тексту, 34 таблиці та 140 рисунків, фотографій та графіків.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність проблеми, мета досліджень, викладається наукова новизна та практична цінність роботи, а також основні положення, які виносяться на захист.

У першому розділі “Стан проблеми та існуючі концепції підготовки насіння до сівби” дано аналіз відомих способів підготовки насіннєвого матеріалу до сівби та доведена перспективність підготовки насіння шляхом сепарування. Встановлено, що сепарація насіннєвого матеріалу є надійним методом збільшення врожайності сільськогосподарських культур, оскільки висів відсепарованого насіння забезпечує таку саму прибавку врожайності, як і підживлення мінеральними добривами рослин з невідсепарованого насіння.

Основний розвиток сепарації насіння у полі коронного розряду розпочався на початку 50-х років минулого сторіччя у Челябінському інституті механізації та електрифікації сільського господарства під керівництвом професора Басова О.М. та ін. Подальший розвиток діелектричних засобів сепарування розпочався з 80-х років минулого сторіччя, під науковим керівництвом професора Тарушкіна В.І. та ін..

Засновником наукових положень та первинних досліджень у галузі сепарування насіння у повітряних потоках був Гарячкін В.П., який ще на початку 20-того сторіччя проводив іспити сепараторів у повітряних потоках. Основний науковий внесок у проблему розробки наукових основ та нових сепараторів зроблено вітчизняними вченими Заікою П.М, Завгороднім О.І., Котовим Б.І., Булгаковим В.М,, Кушнарєвим А.С., Дубровіним В.О., Шабановим П.А., Тіщенко Л.М., Манчинським Ю.О., Богомоловим О.В., Нелюбовим О.П., Вєтровим В.Ф., Листопадом Г.Є., Косіловим М.І., Авдєєвим Н.Є., Лавровим І.М., Терсковим Г.Д., Безручкіним І.П., Бакумом М.В. та ін.

Встановлено, що найбільш надійними та простими у роботі є сепаратори у повітряних потоках. В ході розвитку аеродинамічні сепаратори збільшували продуктивність та якість поділу за рахунок збільшення енерговитрат. Існуючі концепції підбору технологій та засобів сепарації насіння будуються на апріорно-лабораторних методах або систематизації експериментальних даних на комп'ютері. Вони не дозволяють провести порівняння всього парку сепаруючих машин, різних за принципом дії. Аналіз сучасного стану проблеми збільшення ефективності післязбиральної обробки насіння шляхом сепарації показав, що:

- досліджувалися в основному електричні статичні та коронні сепаратори, для яких були створені теорії поділу та взаємозв'язку між параметрами сепаруємих часток та електричним полем;

- основні дослідження присвячувались пневматичним сортувальним столам, комбінованим решітно-повітряним та аспіраційним машинам безперервної дії. Для них створено теорію поділу двофазного середовища, взаємодії системи насіння - робочі органи сепараторів - повітряний потік.

- поділ насіння в повітряних потоках був представлений спрощено, як процес поділу "Ньютонівської" рідини різної щільності, без врахування взаємодії сепаруємих часток між собою.

- єдиної теорії сепарації насіння в повітряних потоках, що встановлює взаємозв'язок між конструктивно-технологічними параметрами сепараторів та параметрами поділяємих фракцій, з урахуванням характеру випадковості процесу міграції насіння по сусідніх фракціях не створено.

Обґрунтовано, що проблема збільшення ефективності аеродинамічної сепарації насіннєвого матеріалу шляхом розробки теоретичних основ та сепаруючих засобів є актуальною.

У другому розділі “Концепція аеродинамічної сепарації насіння у повітряних потоках” наведено аналіз коефіцієнту передавання енергії Ксеп та обґрунтовано шляхи вдосконалення технологічного процесу сепарування насінин у повітряних потоках. Однією з проблем науки сепарації є недосконалість існуючих методів порівняння між собою різних за принципом дії сепараторів (коронних, електростатичних, повітряних, рідинних та комбінованих). Усталеною характеристикою оцінки ефективності поділу насінин є гострота поділу, яка може лише характеризувати та дозволяє порівнювати сепаратори із однаковим поділяючим агентом. Проблемою є порівняння поміж себе сепараторів із різним поділяючим агентом, наприклад електрокоронних з повітряними; оскільки поділ відбувається різними за природою дії силами та ознаками.

Для аналізу ефективності сепарації нами було розроблено методику оцінки передавання енергії від сепараторів до поділяємих насінин. Було розглянуто процес передавання енергії при сепарації відомим сепаратором у горизонтальному потоці, де загальну кінетичну енергію Езаг.г.п. що містить у собі горизонтальний потік (за 1с) визначили за залежністю

З літературних джерел відомо, що з достатньою для практичних цілей точністю, для опису розподілення маси насіння в сепаруємій фракції підходить закон нормального розподілення. Власна маса питомо-важкого насіння серед насіннєвої фракції І, що відбирається при сепарації лежить в інтервалі (Gmin.I; mx+3у), а питомо-легке насіння технічної фракції ІІІ збирається з інтервалу (mx-3у; Gmах.IІІ)

Дамо приріст мінімальній масі насінини фракції І Gmin.I у Д>0. Тоді кількість насінин на інтервалі (Gmin.I; Gmin.I+Д)

Припустивши, що повітря по всьому перерізу сепарувальної камери горизонтального вентилятора рухається з однаковою швидкістю, та взявши середню величину швидкості, що насіння отримує в результаті взаємодії з повітряним потоком, в роботі визначено час дії на насіння горизонтального потоку при сепарації, за другим законом Ньютона.

Таблиця 1

Значення коефіцієнта сепарації пневматичних сепараторів, при продуктивності 400кг/год

Показник	Відомий сепаратор	Запропоновані сепаратори
		сепаратор із наелектризованим вертикальним каналом із зустрічним потоком	сепаратор із похилим повітряно-сітчастим робочим органом, б=40?
Енергія потоку за 1сек, Дж	40.39
Енергія, що отримується насінням фракції ІІІ за 1сек, Дж·10-3	5.170	1.182	5.754
Енергія, що отримується насінням фракції І за 1сек, Дж·10-3	2.932	0.1352	2.615
Коефіцієнт ефективності сепарування, Ксеп	1.76	8.74	2.20

Для порівняння запропонованих аеродинамічних сепараторів з електричними, використовуючи відомі формули Челябінського інституту механізації та електрифікації сільського господарства було розраховано Ксеп за допомогою складених власноруч програм на комп'ютері та занесено в табл. 2.

Таблиця 2

Значення коефіцієнта сепарації електричних коронних сепараторів, при продуктивності 400кг/год

Висота коронуючого електрода Нкор, м	Діелектрична проникність насінин, е
	15	20	24
	отримане значення Ксеп при Мх=0.07г та б=0.01г
0.25	1.0234	1.0262	1.0146
0.5	1.0179	1.0203	1.0123
1.0	1.0147	1.0158	1.0099
1.5	1.0123	1.0134	1.0086
3.0	1.0092	1.0099	1.0069
5.0	1.0077	1.0080	1.0056

За даними табл. 1, 2 встановлено, що запропоновані сепаратори, за коефіцієнтом передавання енергії Ксеп переважають існуючі сепаратори в 1.25--4.94 рази.

Шляхом розрахунку потужності вентилятора для збільшення відстані рознесення насінин при сепарації в 2 рази встановлено, що найбільш перспективним шляхом збільшення ефективності сепарування є встановлення часу дії повітряного потоку на насінини в пряму залежність від їх питомої маси.

Для отримання збільшення відстані рознесення (якості поділу) у 2 рази класичним шляхом, при сепарації у горизонтальному потоці необхідно збільшити потужність вентилятора:

- на 0.453 кВт, при збільшенні висоти горизонтального потоку;

- на 0.1 кВт, при збільшенні швидкості горизонтального потоку.

В результаті аналізу шляхів підвищення ефективності аеродинамічної сепарації насіння було створено нову концепцію, що полягає у встановленні часу взаємодії сепаруємих насінин із горизонтальним повітряним потоком в зворотну залежність від їх власної маси. Таким чином, якісне питомо-важке насіння фракції І, що використовується для насіннєвих цілей, взаємодіє з потоком мінімальний час. Навпаки, не якісне питомо-легке насіння технічних фракції взаємодіє з потоком максимальний час - і відноситься якнайдалі.

Таким чином, якісні питомо-важкі насінини повинні взаємодіяти з потоком найменший час, а питомо-легкі - найбільший. У цьому полягає основна робоча гіпотеза дисертаційної роботи.

Для реалізації наукової гіпотези було прийнято змінювати час дії горизонтального потоку на насіння за рахунок зміни його вертикальної швидкості, при входженні у повітряний потік.

Встановлено, що теоретичне збільшення загальної довжини сліду насіння після сепарації запропонованими сепараторами складає 2.8--14.8 разів (табл. 3).

Таблиця 3

Залежність загальної довжини сліду насіння після сепарації

Показники	Без зміни величини вертикальної швидкості, (звичайний спосіб)	Шляхи зміни величини вертикальної швидкості насінин
		наелектризований вертикальний канал із зустрічним потоком	похилий робочий орган
			кут нахилу похилого робочого органу ,
			28	35	40
Швидкість потоку Vгор, м/с	12
Збільшення довжини сліду насіння, разів	0	14.8	2.8	4.0	5.5

Завдання збільшення ефективності процесу післязбиральної обробки зерна шляхом сепарації вирішується постачанням додаткового зустрічного потоку у вертикальному каналі 3, та дії електростатичних сил від стрічок 7 (рис. 2) та сили всмоктування повітря крізь сітку на поверхні встановленого під кутом до лінії горизонту похилого повітряно-сітчастого робочого органу 4 (рис. 3).

Зустрічний потік у каналі 3 утворюється за рахунок відсікання назустріч падаючому із живильника насінню 2 частини горизонтального потоку вентилятору 5. Повітряний потік на поверхні робочого органу 4 утворюється за рахунок під'єднання гнучкими трубами 11 до всмоктувального патрубку 10 вентилятора 6 (. Збільшення якості поділу відбувається шляхом збільшення тривалості дії горизонтального повітряного потоку на насінини із малою питомою вагою, за рахунок гальмування величини їх вертикальної швидкості.

Згідно запропонованої концепції були розроблені сепаратори, що використовуються для підготовки насіння, представлені на рис. 4 та рис. 5.

Встановити величину вертикальної складової швидкості насіння у залежність від власної питомої маси пропонується двома способами

При вільному падінні насінини у зустрічному повітряному потоці, зі швидкістю потоку, меншою за критичну, вона буде гальмуватися силою повітряного опору потоку Pw

Після проходження вертикального каналу із зустрічним потоком, питомо-важкі насінини (які мають найбільше відношення маси ендосперму до усередненої площини міделевого перерізу) будуть мати велику вертикальну швидкість при входженні у основний горизонтальний повітряний потік. На відміну від них, найбільш питомо-легкі насінини, за рахунок гальмування зустрічним потоком, будуть мати малу вертикальну швидкість.

Гальмування вертикальної швидкості насіння може проводитись також за рахунок утворення на поверхні похилого робочого органу додаткової сили притягнення Рд, яка збільшує силу тертя насінин об поверхню

В результаті відносна швидкість сковзання буде залежати від відношення власної маси насінини (ендосперму) до площини бічної поверхні, з урахуванням кута нахилу похилого робочого органа б та способу утворення додаткової сили притягнення Рд. Отже, чим більшу власну масу має насінина - тим більше величина сили mgsinб, яка прискорює насінину вздовж поверхні похилого робочого органу

Складено диференційні рівняння руху насіння при сепарації, з урахуванням його взаємодії між собою, використані для розрахунків раціональних конструктивно-технологічних параметрів запропонованих сепараторів, що наведені у табл. 4.

Таким чином, для визначення сил, що діють на насіння при сепарації, слід визначити імовірнісні сили Рзітк.1, Рзітк.1.1, Рзітк.1.1.гор, Рзітк.2, що пов'язують конструктивно-технологічні параметри запропонованих аеродинамічних сепараторів з якістю процесу відбору насіння.

В третьому розділі “Теоретичні дослідження конструктивно-технологічних параметрів запропонованих аеродинамічних сепараторів” наведена методика теоретичного дослідження раціональних конструктивно-технологічних параметрів запропонованих аеродинамічних сепараторів.

Оскільки при взаємодії між насінням, стінками вертикального каналу та повітряним потоком змінюються величини сил, то обґрунтуємо імовірність потрапляння насіння до стінок. При русі у зустрічному потоці насіння підлягає дії сили Жуковського, що розщеплює вертикальну траєкторію руху насіння. Напрямок сили Жуковського носить випадковий характер, а відстань відхилення насінини від її теоретичної траєкторії (пробіг) радіус Rі залежить від її власної маси.

Для визначення імовірності потрапляння насінини до бічних стінок вертикального каналу, розглянемо випадок, коли радіус розсіювання насіння Rі відповідає умові .

Насіння при сепарації постачається в верхню частину вертикального каналу посередині, вздовж його з шириною постачання bпост, то ми отримаємо наступну картину можливого потрапляння насіння до бічної стінки

Оскільки Rі<0.5hвк, то насіння може потрапити тільки до бічних стінок А1С1 та В1D1. Насінина може потрапити до бічної стінки А1С1 лише за умови напрямку радіусу її розсіяння Rі, яка покриває кут 2і згідно рис.8. Імовірність потрапляння насінини до стінки А1С1 з положення Оі буде . Оскільки насіння постачається на ділянці О1-О2 (рис. 8), то було розглянуто цю ділянку.

Розглянувши усі можливі випадки, було складено систему рівнянь, що описує імовірність потрапляння насіння до бічних стінок вертикального каналу при різних величинах радіусу розсіювання. Розглянувши постачання насіння біля задньої стінки наелектризованого вертикального каналу сепаратора було отримано вигляд системи, що описує імовірність потрапляння насінин до бічних стінок при різних значеннях радіусу розсіювання :

де

Рпот.ст - імовірність насінини потрапити до стінки,

при радіусі рознесення Rі; hвк , bвк - відповідно ширина та товщина вертикального каналу, м; bнас.ср - середня товщина насіння у фракції, м; bпост - ширина постачання насіння живильником у верхню частину наелектризованого вертикального каналу сепаратора, м.

Розроблено методику обґрунтування раціональної ширини наелектризованого вертикального каналу сепаратора, яка забезпечує отримання в фракції І необхідну за агрономічними вимогами середню масу насіння (з урахуванням потрапляння туди питомо-легкого насіння, в результаті їх зіткнення всередині каналу з питомо-важкими, що летять позаду).

Імовірність того, що будь яка насінина потрапить у місце, де вона може зіткнутися з іншою насіниною, використовуючи усереднені по сепаруємій фракції величини об'єму насіння

Використовуючи прийняті агрономічні вимоги, виходячи з потрібної маси 1000 питомо-важких насінин у фракції І (наприклад, для соняшнику сортів популяцій, G1000 = 80±2г, тому власна маса однієї насінини повинна становити не менше 0.078г), з рівняння (16) знаходять раціональну ширину вертикального каналу сепаратора. Циклічно вираховуючи на комп'ютері величини за формулами (16-23) встановлюють ширину вертикального каналу Втр, при якій отримується маса однієї питомо-важкої насінини в фракції І у відповідності до агрономічних вимог, що до мінімальної маси насіння.

Було створено методику теоретичного обґрунтування раціональної ширини похилого повітряно-сітчастого робочого органу, виходячи з необхідної продуктивності.

Імовірність того, що питомо-легка насінина займе якесь положення на поверхні сітки похилого робочого органу:

,

де bср - середня товщина насінини у сепаруємій фракції, м; Вро - ширина похилого робочого органу, яку потрібно знайти, м; F(x) - функція нормального розподілення маси насіння у сепаруємій фракції.

Обґрунтуємо умову, коли питомо-важка насінина (що йде позаду) наздожене питомо-легку, яка йде попереду

Аналізуючи характер можливого зіткнення насінин, відзначимо, що зіткнення можливе за умови потрапляння питомо-важкої насінини симетрично до центра ваги питомо-легкої насінини на ділянці шириною у 2·bср. Запишемо імовірність того, що питомо-важка насінина потрапить у ділянку шириною 2·bср, де вона може зіткнутися із питомо-легкою насіниною, що іде попереду

Для визначення середньої величині збільшення швидкості ковзання питомо-легкої насінини, при її зіткненні із питомо-важкою (що йде позаду) скористалися відомими рівняннями непружного зіткнення тіл.

Реалізувавши розроблені методики та використавши формули (10,11) було створено програмне забезпечення для комп'ютера, а результати розрахунків раціональних конструктивно-технологічних параметрів сепараторів наведені в табл. 4. Аналогічно, було створено методики та алгоритми теоретичного дослідження конструктивно-технологічних параметрів для всіх запропонованих аеродинамічних сепараторів для сепарації будь-яких культур.

Таблиця 4

Результати розрахунків раціональних конструктивно-технологічних параметрів сепаратора із наелектризованим вертикальним каналом з зустрічним потоком при сепаруванні різних культур

Культура Параметри	Соняшник	Пшениця "Донецька-46"	Ячмінь "Прерія"	Жито "Радянське - 339"
Параметри фракції до сепарування, г	mx	0.07	0.07	0.07	0.04769	0.05449	0.0302
		0.005	0.0075	0.01	0.01	0.01	0.005
Продуктивність, кг/год	400	400	400	400	400	400
Маса 1000 насінин за агрономічними вимогами, г	804	804	904	602	602	401
Фактично отримана маса 1000 насінин у бункері фракції І, г	79.99	79.49	87.99	59.69	59.98	40.2
Швидкість зустрічного потоку, м/с	8.19	7.49	6.8	4.299	5.199	3.89
Товщина вертикального каналу, м	0.029	0.059	0.067	0.1158	0.1046	0.1769
Ширина вертикального каналу, м	0.153	0.133	0.1688	0.1899	0.1596	0.4877
Довжина вертикального каналу, м	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
Швидкість горизонтального потоку, м/с	12	12	12	12	12	12
Висота горизонтального потоку, м	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5

У четвертому розділі “Програма і методика експериментального дослідження аеродинамічних сепараторів” окреслені основні завдання експериментальних досліджень.

Головним завданням методики було провести експериментальні дослідження раціональних конструктивно-технологічних параметрів запропонованих аеродинамічних сепараторів, а також порівняти теоретичну та практичну якість сепарації відповідно до розробленої концепції.

Для аеродинамічного сепаратора із похилим повітряно-сітчастим робочим органом створено програму досліджень, метою якої було:

а) визначити раціональну величину швидкості повітряного потоку на поверхні похилого повітряно-сітчастого робочого органу, виходячи із умови забезпечення найвищої якості сепарування насіння за питомою масою;

б) визначити вплив швидкості повітряного потоку на поверхні похилого повітряно-сітчастого робочого органу (змінюючи у межах 0--1,7Vпов) на параметри насіння у бункерах після поділу;

в) встановити закономірності розподілення швидкості повітряного потоку на поверхні сітки похилого повітряно-сітчастого робочого органу по ширині та довжині;

г) визначити співвідношення між шириною постачання живильника та шириною похилого повітряно-сітчастого робочого органу;

д) визначити вплив попереднього положення насінин, при потраплянні на поверхню повітряно-сітчастого робочого органу, на її вертикальну швидкість;

е) з'ясувати вплив можливого потрапляння насінин до бічного обмежувача сітки похилого робочого органа на їх вертикальну швидкість;

ж) визначити мінімальну конструкційну довжину сітки похилого повітряно-сітчастого робочого органу, яка забезпечить максимальне гальмування питомо-легких насінин;

з) встановити залежність швидкості повітряного потоку в основній сепарувальній камері від кута нахилу похилого повітряно-сітчастого робочого органа ;

і) визначити розподілення швидкості горизонтального повітряного потоку в межах основної сепарувальної камери. Обґрунтувати раціональне співвідношення між шириною горизонтального потоку та шириною сітки похилого робочого органу;

к) визначити та обґрунтувати відстань встановлення поділяючої заслінки, що поділяє насіння фракції І (питомо-важке) та фракції ІІ (питомо-легке);

л) перевірити на достатність висоти та швидкості горизонтального повітряного потоку сепаратора, що забезпечує отримання насіння фракції І згідно агровимог;

м) визначити раціональну продуктивність аеродинамічного сепаратора, за умов досягнення найвищої якості поділу.

Аналогічно, програми та методики досліджень були створені для інших варіантів запропонованих аеродинамічних сепараторів.

Описано використовувані для досліджень саморобний цифровий електричний секундомір, вимірювач тиску та вимірювач малих швидкостей повітряного потоку

У п'ятому розділі “Результати експериментальних досліджень запропонованих аеродинамічних сепараторів” у відповідності до розробленої методики були проведені експериментальні дослідження.

Експериментальні дослідження проводились для уточнення та перевірки теоретично - обґрунтованих раціональних параметрів сепараторів.

Було підтверджено відповідність до теоретичних значень раціональних кута нахилу, швидкості потоку на поверхні сітки, а також довжина та ширина сітки робочого органа аеродинамічного сепаратора з похилим повітряно-сітчастим робочим органом.

При проектуванні аеродинамічного сепаратора були прийняті міри по забезпеченню рівномірності швидкості повітряного потоку на поверхні сітки робочого органу. Для цього у конструктивному плані похилий робочий орган має окрім сітки на поверхні, по якій сковзають насінини, іще дві сітки всередині, які повинні забезпечувати рівномірне всмоктування на всій поверхні сітки . При роботі через патрубки 6 крізь надіті на них шланги, за рахунок усмоктування вентилятором повітря починає видалятися із полоті попід сіткою та корпусом нижньої частини робочого органу. При цьому, за рахунок великої кількості круглих отворів дрібного діаметру (Ш2.5мм) сітки повітряний потік усмоктування рівномірно розподіляється поверхнею цієї сітки; а також додатково вирівнюючись при проходженні другої сітки 5 передається на поверхню робочої сітки . За допомогою електронного вимірювача малих швидкостей повітряного потоку було проведено дослідження розподілення швидкості повітряного потоку на поверхні сітки повітряно-сітчастого робочого органу при мінімальній, середній та максимальній швидкості потоку і побудовано графіки

Отримана картина розподілення швидкості повітряного потоку на поверхні сітки похилого робочого органу доводить правильність конструктивної будови вирівнювача швидкості потоку робочого органу та забезпечує достатню для якісного сепарування рівномірність потоку на поверхні сітки.

Запропоновані сепаратори дозволяють готувати більш якісний насіннєвий матеріал, ніж існуючі сепаратори, в якому у фракції І:

- зменшується середньоквадратичне відхилення власної ваги окремих насінин;

- збільшується середня вага питомо-важкого насіння;

- зменшується кількість маловагомих (з вагою меншою середньої), поміж питомо-важкого насіння;

- зменшується середньоквадратичне відхилення ширини, товщини та довжини питомо-важкого насіння;

- збільшуються середні розміри (ширина, товщина та довжина) питомо-важких насінин, отриманих після сепарування;

- зменшується кількість насінин, що мають аеродинамічну-неправильну геометричну форму поверхні.

Доведено перевага за показниками ефективності сепарування запропонованих сепараторів над існуючими, що в цілому підтверджує теоретично-обґрунтовані положення стосовно якості роботи такого сепаратора.

Підтверджена ефективність закладених конструкційних прийомів та засобів забезпечення необхідної для якісного сепарування насіння, вирівняності повітряних потоків у сепарувальній камері та на поверхні похилого повітряно-сітчастого робочого органу

Експериментально підтверджена висунута наукова гіпотеза про збільшення якості сепарації шляхом встановлення часу дії горизонтального потоку на насіння, у зворотну залежність від його питомої маси.

Отримані у ході практичної реалізації методики експериментальних досліджень показники якості роботи запропонованих сепараторів насіння довели їх перевагу над існуючими сепараторами насіння; яка за чіткістю відбору питомо-важких насінин у бункер насіннєвої фракції І без використання зміни величини вертикальної швидкості насінин при входженні у горизонтальний потік (звичайний сепаратор) середньоквадратичне відхилення становить 5.6%, а при використанні похилого робочого органу з кутом нахилу 40? відхилення дорівнює 3.6% (рис. 14) та 1.2% для сепаратора з статичним каналом.

За допомогою трубки Піто - Прантля, з'єднаної з мікроманометром було встановлено розподілення швидкості в межах сепарувальної камери з вирівнювачем швидкості повітряного потоку та без нього, наведене на рис. 15.

Було визначено раціональну продуктивність запропонованих аеродинамічних сепараторів при роботі з різними культурами, представлені у табл. 5 та табл. 6.

Таблиця 5

Раціональна продуктивність сепаратора з похилим робочим органом,

при куті нахилу робочого органа б = 40°

Культура Показник	Соняшник сорту популяцій	Соняшник американський S-гібрид	Гречка	Цукровий буряк
Необхідна маса G1000 насіння фракції І, г	80--100	60--70	24--30	18--24
Раціональна продуктивність сепаратора, Qрац,кг/год	150--200	120--160	65--90	45--65
Отримувана при Qрац маса G1000 насіння фракції І, г	83.3--84.6	62.2--65.5	24.3--26.7	19.2--21.9

Було встановлено розподілення маси насіння у відсепарованому сліді для запропонованих сепараторів на рис. 16--19.

Таблиця 6

Раціональна продуктивність сепаратора з наелектризованим вертикальним каналом

Культура Показник	Соняшник сорту популяцій	Соняшник американський S-гібрид	Гречка	Цукровий буряк
Необхідна маса G1000 насіння фракції І, г	80--100	60--70	24--30	18--24
Раціональна продуктивність сепаратора,Qрац,кг/год	350--400	320--360	125--150	95--130
Отримувана при Qрац маса G1000 насіння фракції І, г	81.5--83.8	61.3--64.5	23.8--25.6	19.0--20.8

Ширина постачання насіння живильником на поверхню похилого робочого органу повинна становити 75...90% його ширини, для виключення імовірності потрапляння сепаруємих насінин до бічного обмежувача. При попередніх положеннях насінин у 0°,90°,180° відносно їх положення довшою віссю вздовж напрямку руху та куті нахилу похилого робочого органу 28°,35°,40° і швидкості потоку на його поверхні 0.80...0.96Vпов суттєвого впливу на процес гальмування швидкості сковзання насінин не виявлено. При потраплянні насіння до бічного обмежувача похилого робочого органу відбувається незначне збільшення швидкості сковзання питомо-легких насінин, обумовлене меншою місцевою швидкістю повітряного потоку біля бічного обмежувача.

Встановлено, що раціональна довжина похилого робочого органу становить 0.75...0.9м. Починаючи з довжини похилого робочого органу 0.75м, різниця в часі його проходження між найбільш питомо-легкою та найбільш питомо-важкою насінинами практично не зростає.

Досліджено, що при збільшенні кута нахилу похилого робочого органу б від 40° до 45° збільшується опір на вході вентилятора сепаратора (Ц4-70) та відбувається значна втрата швидкості горизонтального потоку.

Отже, збільшення кута нахилу більше 40° не рекомендоване, бо суттєво зменшується швидкість горизонтального потоку в основній сепарувальній камері.

Було встановлено, що при теоретичних дослідженнях збільшення якості запропонованих аеродинамічних сепараторів над існуючими становило 1.25--4.94 рази, а в ході експериментів було отримано збільшення чіткості відбору насіння до фракції І в 1.9--4.7 рази. При цьому похибка становить 4.86%--34.2%.

У шостому розділі “Економічна та енергетична ефективність використання запропонованих аеродинамічних сепараторів” наведено результати комплексного аналізу економічної та енергетичної ефективності використання запропонованих сепараторів та порівняння його з існуючим.

Обґрунтовано, що використання запропонованих аеродинамічних сепараторів, за рахунок кращої підготовки насіннєвого матеріалу в умовах насіннєвого пункту дозволяє отримати щорічно 7471.475--16456.957 тис. грн.

Визначено, що використання запропонованих сепараторів в умовах господарства з площею посіву соняшнику 1000га дозволяє отримати чистий дохід 47.119--104.219 тис.грн, а за 5 років - 235.599--521.096 тис. грн.

При підготовці до сівби 1кг насіння, розроблені енергозберігаючі сепаратори економлять 9.9289--21.9537мДж енергії в умовах насіннєвого пункту. При використанні запропонованих сепараторів для підготовки насіннєвого матеріалу соняшнику для засіву площі у 1000га, економія енергії що при підготовці до сівби 1кг насіння становить 9.8605-- 21.815мДж.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Проаналізовано існуючі технології підготовки насіння до сівби. Визначено, що відбір із загальної маси тільки біологічно-цінних насінин шляхом сепарації та їх подальша сівба - перспективний метод збільшення врожайності сільськогосподарських культур на 15--25%. Обґрунтовано, що проблема підвищення ефективності аеродинамічної сепарації є актуальною.

2. Встановлено, що найбільш надійними та простими у роботі є сепаратори у повітряних потоках. Обґрунтовано, що існуючі концепції підвищення ефективності аеродинамічної сепарації насіння - збільшення швидкості або розмірів повітряних потоків призводять до великих енерговитрат. Для збільшення гостроти поділу в горизонтальному потоці у 2 рази, потрібно збільшувати потужність вентилятора на 0.1кВт (при збільшенні швидкості потоку), або на 0.453кВт (при збільшенні висоти горизонтального потоку) для поділу двох насінин.

3. Розроблено нову концепцію збільшення ефективності аеродинамічної сепарації насіння, що забезпечує взаємодію з горизонтальним потоком неякісного питомо-легкого насіння технічних фракції більший час, на відміну від якісного питомо-важкого насіння насіннєвої фракції І, що взаємодіє з потоком мінімальний час. Її суть - встановлення величини вертикальної швидкості насіння (при входженні у горизонтальний потік сепаратора) відповідно до власної маси окремих насінин, що забезпечує теоретичне збільшення загальної довжини сліду насіння після аеродинамічної сепарації у 2.8--14.8 разів.

4. Запропоновано вдосконалений технологічний процес аеродинамічної сепарації насіння, що не потребує значного збільшення загальних енерговитрат для досягнення високоефективної сепарації. Розроблено чотири варіанти високоефективних сепараторів насіння сільськогосподарських культур.

5. Запропоновано нову універсальну методику оцінки ефективності процесу сепарації - коефіцієнт передавання енергії. Доведено перевагу розроблених сепараторів над існуючими за коефіцієнтом передавання енергії (Ксеп) у 1.25--4.94 рази.

6. Розроблено алгоритмічні та структурні схеми роботи запропонованих аеродинамічних сепараторів. Створено кінетичну модель сепарації насіння сепараторами з вертикальним каналом та математичну модель руху насінини у зустрічному потоці, що враховує її взаємодію із іншими насінинами, різним за швидкістю повітряним потоком та стінками вертикального каналу. Створені системи рівнянь, що описують взаємозв'язок між імовірністю потрапляння насіння до бічних стінок наелектризованого вертикального каналу та його конструктивно-технологічними параметрами. Розглянуто випадки постачання насіння біля задньої стінки та посередині вертикального каналу запропонованих аеродинамічних сепараторів.

7. Розроблено математичні моделі, методику та алгоритми для IBM PC для визначення раціональних конструктивно-технологічних параметрів запропонованих аеродинамічних сепараторів:

-- з наелектризованим вертикальним каналом:

- швидкості зустрічного повітряного потоку;

- довжини, товщини та ширини наелектризованого вертикального каналу;

- середньої маси насіння та положення бункерів поділяємих фракцій;

-- з похилим повітряно-сітчастим робочим органом:

- швидкості повітряного потоку на поверхні сітки похилого робочого органу;

- довжини, ширини та кута нахилу похилого робочого органу;

- ширини постачання насіння живильником на поверхню верхньої частини сітки похилого робочого органу;

-- з рухомою нескінченою стрічкою похилого робочого органу:

- швидкості повітряного потоку на поверхні нескінченої стрічки похилого робочого органу;

- довжини та ширини нескінченої стрічки похилого робочого органу.

8. Визначено за допомогою IBM PC основні раціональні конструктивно-технологічні параметри запропонованих аеродинамічних сепараторів. Для сепарування фракції насіння з параметрами mx=0.07г та =0.005--0.02г швидкість зустрічного потоку становить 3--8.20м/с. Встановлено, що для сепарування насіння різних сільськогосподарських культур з параметрами mx=0.00302--0,07г та =0.005--0.01г (при продуктивності 400кг/год) необхідні: вертикальна швидкість 3.89--8.19м/с; товщина вертикального каналу 0.029--0.177м та ширина 0.133--0.19м. При цьому у фракції І отримується середня маса 1000 насінин 40.2--79.99г.

9. Визначено, що для кутів нахилу похилого повітряно-сітчастого робочого органу б = 28, 35 та 40 раціональна швидкість повітряного потоку на поверхні становить (0.85--1.0)Vпов. При раціональній швидкості і куті нахилу б = 40 отримується:

- найбільша різниця в часі проходження робочого органу питомо-важким та питомо-легким насінням;

- максимальна довжина сліду та найбільш пологе розподілення маси у сліді відсепарованого насіння;

- найменше середньоквадратичне відхилення розмірів (ширини, товщини та довжини) насінин в відсепарованому сліді;

- найменша кількість маловагомих (з власною масою, меншою за середню) насінин у фракції І;

- найбільші середні розміри (ширина, товщина та довжина) насінин у фракції І;

- найбільша середня маса питомо-важкого насіння у фракції І;

- найменшу кількість насінин у фракції І, які мають аеродинамічно-неправильну (геометричну) форму поверхні.

10. Досліджений процес розподілення швидкості повітряного потоку вздовж ширини робочого органу при мінімальній, середній та максимальній швидкості потоку та встановлено, що конструкція вирівнювача похилого робочого органу сепаратора забезпечує рівномірний повітряний потік на його поверхні. Ширина постачання насіння живильником на поверхню похилого робочого органа повинна становити 75--90% його ширини, для виключення імовірності потрапляння сепаруємих насінин до бічного обмежувача. Раціональна довжина похилого робочого органу становить 0.75--0.9м. Раціональна продуктивність сепаратора із похилим повітряно-сітчастим робочим органом збільшується зі збільшенням кута нахилу б від 28° до 40°, за рахунок збільшення швидкості ковзання насіння. Раціональна продуктивність сепарації соняшнику складає 120--200кг/год, гречки 65--90 кг/год та цукрових буряків 45--65 кг/год. Досліджено раціональну продуктивність сепаратора з статичним вертикальним каналом, яка становить по соняшнику S-гибріді 320--360 кг/год, соняшнику сортів популяцій 350--400кг/год, гречці 125--150кг/год та цукровому буряку 95--130кг/год.

11. Доведено, що запропоновані аеродинамічні сепаратори за чіткістю відбору питомо-важкого насіння в фракцію І (за величиною середньоквадратичного відхилення маси насіння, при 10-кратних сепаруваннях у фракції І), в 1.9--4.7 рази кращі, ніж існуючі. Порівняно теоретичну та експериментальну якість роботи сепараторів, похибка становить 4.86%--34.2%.

12. Встановлено, що використання запропонованих аеродинамічних сепараторів, за рахунок кращої підготовки насіннєвого матеріалу в умовах насіннєвого пункту дозволяє отримати щорічно 7471.475--16456.957 тис.грн. Використання запропонованих сепараторів в умовах господарства з площею посіву соняшнику 1000га дозволяє отримати чистий дохід 47.119--104.219 тис.грн, а за 5 років - 235.599--521.096 тис.грн. Обґрунтовано, що при підготовці до сівби 1кг насіння, розроблені аеродинамічні сепаратори витрачають, у порівнянні з існуючими, на 9.9289--21.9537мДж енергії менше (в умовах насіннєвого пункту), та 9.8605--21.815мДж запропонованими сепараторами. Подана технічна документація та розпочата підготовка до серійного виробництва в ВАТ "Бердянські жниварки" (м. Бердянськ) та ТОВ НВФ "Дозатор" (смт. Слав'яносербськ) для виробництва серії з 10 штук.

...