МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГОУ ВПО БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет: Механический
Кафедра: СХМ
Специальность: Агроинженерия
Форма обучения: очная
Курс, группа: АИ-303
НУГАЙГУЛОВ ЗАГИР ЗАКИРОВИЧ
Расчетно – графическая работа
Выбор схемы разделения зерновой смеси
«К защите допускаю»
Руководитель: Бадретдинов И.Д.
(ученая степень, звание, Ф. И. О.)
_____________________________
(подпись)
«____» ____________________2012г.
Оценка при защите
_________________
_________________
(подпись)
«____» ____________2012 г.
Уфа – 2012
ОГЛАВЛЕНИЕ
1 Исходные данные к выполнению задания 3
2 Построение вариационных кривых 4
3 Анализ работы разделения зерновой смеси с помощью программы SORTING 10
4 Построение графиков относительных скоростей и ускорений 13
5 Заключение 17
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 18
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ
Исходные данные берем с таблицы П.7 приложения Ж, стр. 219 [1].
Вариант 7.
Таблица 1. Размер семян зерновых культур и сорных примесей
| № | Культура | Толщина С, мм | Ширина В, мм | Длина L, мм | |||
| М | σ | М | σ | М | σ | ||
| Пшеница яровая | 2,47 | 0,25 | 2,83 | 0,29 | 6,07 | 0,52 | |
| Пикульник | 1,06 | 0,12 | 1,61 | 0,18 | 3,40 | 0,23 | |
| Гречишка вьюнковая | 2,23 | 0,18 | 2,25 | 0,15 | 2,71 | 0,25 | |
| Гречишка птичья | 1,11 | 0,22 | 1,43 | 0,21 | 2,33 | 0,26 | |
| Рыжик | 1,17 | 0,11 | 1,35 | 0,14 | 2,6 | 0,25 | |
| Черноголовка | 0,76 | 0,11 | 1,01 | 0,12 | 2,04 | 0,23 |
Выбор данных для анализа системы разделения зерновой смеси производим по таблице П.7, стр. 218 [1]. Выбираем вариант 7, так как основная культура – пшеница яровая, а в примесях есть василек и костер.
Таблица 2. Исходные данные для анализа системы
| Наименование | Вариант | |
| Основная культура | пшеница яровая | |
| Примеси | куколь,плюшка | |
| Угол наклона решета α, град | ||
| Направленность колебаний решета ε, град | ||
| Радиус кривошипа r, мм | 7,5 | |
| Частота вращения кривошипа, об/мин | ||
| Коэффициент трения зерна о поверхность решета tg φ | 0,36 | |
| Показатель режима триера k | 0,68 |
2 ПОСТРОЕНИЕ ВАРИАЦИОННЫХ КРИВЫХ
Построим для каждого из трех размеров семян С, В и L совмещенные схемы вариационных кривых распределения всех заданных компонентов смеси (рисунок 1, 2, 3). На оси абсцисс для каждой из компонент смеси, по размерным характеристикам семян отмечаем размеры: средний М, минимальный 
= M-3σ и максимальный 
= М+3σ.
Вариационную кривую распределения смеси семян по толщине построим по точкам, используя значения плотности вероятностей нормального распределения (таблица П.8, стр. 220 [1]).
Разобьем весь диапазон размеров на 15 промежутков (классов) шириной:
Δ= 
, (1)
где σ - среднеквадратические отклонения.
В нашем случае Δ=0,1 при σ=0,25.
Вычислим границы классов 
, их средние 
и нормированные 
= 
значения. Далее по таблице П.8 [1] определим значения плотности вероятностей f(
) и вычислим необходимые для построений кривой нормированные величины:
f()= 
(2)
В соответствии с полученными данными заполним таблицу 3.
Таблица 3. Вычисление значений вариационной кривой
| №=i | Границы классов +iΔ
| Середина класса
|
=
|
f()
|
f()
|
| 1,82 | 1,87 | 2,4 | 0,0224 | 5,61 | |
| 1,92 | 1,97 | 0,0540 | 13,53 | ||
| 2,02 | 2,07 | 1,6 | 0,1109 | 27,8 | |
| 2,12 | 2,17 | 1,2 | 0,1940 | 48,63 | |
| 2,22 | 2,27 | 0,8 | 0,2897 | 72,62 | |
| 2,32 | 2,37 | 0,4 | 0,3683 | 92,32 | |
| 2,42 | 2,47 | 0,3989 | |||
| 2,52 | 2,57 | -0,4 | 0,3683 | 92,32 | |
| 2,62 | 2,67 | -0,8 | 0,2897 | 72,62 | |
| 2,72 | 2,77 | -1,2 | 0,1940 | 48,63 | |
| 2,82 | 2,87 | -1,6 | 0,1109 | 27,80 | |
| 2,92 | 2,97 | -2 | 0,0540 | 13,53 | |
| 3,02 | 3,07 | -2,4 | 0,0224 | 5,61 | |
| 3,12 | 3,17 | -2,8 | 0,00079 | 1,98 | |
| 3,22 | 3,27 | -3,2 | 0,0024 | 0,6 |
3 АНАЛИЗ РАБОТЫРАЗДЕЛЕНИЯ ЗЕРНОВОЙ СМЕСИ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫSORTING
Проанализируем процесс разделения зерновой смеси с помощью компьютера с использованием специальной программы SORTING. Для этого вводим в программу исходные данные: условные номера компонентов смеси и их процентное содержание. На экран вывелись для контроля размерные характеристики – средние размеры М и среднеквадратические отклонения σ. Далее по запросу программы ввели типы сепараторов: решето 1 с продолговатым отверстием, где направление потока основной культуры проход, решето 2 с круглым отверстием, где – сход и триер с направлением сход. Программа вывела следующие данные (см. рисунок 5).
Рисунок 5. Расчетные результаты решета 1
Выбираем строку 5, потому что при выборе данных размеров решета не происходят потери основной культуры, но и остальные примеси проходят почти без потерь.
Рисунок 6. Расчетные результаты решета 2
Выбираем строку 2, потому что при выборе данных размеров решета не происходят потери основной культуры. Примеси семян рыжика и черноголовки полностью отделились от общей смеси.
Рисунок 7. Расчетные результаты триера
В этом случае целесообразней выбрать строку 2, т.к. выбрав эту строку мы полностью очищаем от примеси 1 (василёк).
Рисунок 8. Итоги расчетов
По итогам расчетов видно, что потери основной культуры составляет 0,18%, но все же примеси 2 (пырей) и 3 (костер) остались.
Для удаления из смеси семян примесей 2 и 3 необходимо применить дополнительные элементы сепарации: пневматические классификаторы, фотосепараторы, которые позволяют эффективно отделить смеси семян, отличающихся по цвету и т.д. [Полученные расчеты соответствуют ГОСТам 10467…10470-6 (таблица П.9 стр. 221 [1]) ].
4 ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ СКОРОСТЕЙ И УСКОРЕНИЙ
Произведем необходимые для построения графика вычисления: значений координат исходных кривых (таблица 4), значений постоянных составляющих р и q:
=18
p=g 
и q= g 
(3) и (4)
где g – ускорение свободного падения 9,81 
;
α – угол наклона решета, град;
φ – угол трения зерна о поверхность решета, град;
ε – направленность колебаний решета, град.
p = 9,81 
.
q = 9,81 
.
Найдем масштабы графика по времени 
, ускорению 
, скорости 
,
где отрезки отображают: а – период T = 2π/ω;
с – максимальное ускорение 
;
b – максимальная скорость V = rω.
Принимаем значения: а = 160 мм, с = 40 мм, b = 40 мм.
Определим значение ω по формуле: ω = πn/30=3,14*334/30=34,96 рад.
,
,
,
.
Вычислим координаты решета и заполним таблицу 4.
Таблица 4 Вычисление координат решета
| Угол поворота ωt | Ускорение решета
j = r 
| Ускорение по масштабу, мм | Скорость решета
V = r 
| Скорость по масштабу, мм |
| 7,33 | 36,7 | |||
| 6,35 | 31,8 | 0,10 | ||
| 3,67 | 18,4 | 0,18 | ||
| 0,21 |
В принятых масштабах построим по образцу рисунка П.7 [1] графики:
- скорости (синусоиду) и ускорения (косинусоиду) решета (рисунок 9);
- относительных ускорений, отложив соответственно p и q;
- относительных скоростей, для чего из т. 1 (момент возможного начала зерна вниз) проведем прямую под углом γ к оси времени, а из т. 3 (момент возможного начала движения вверх) – прямую под углом β, имея ввиду, что:
tgγ = 
и tgβ = 
, (5) и (6)
где k – характер движения семян по решету k=r 
= 0,006* 
9,8 = 0,75.
.
tgγ = 
,
tgβ = 
Найдем отсюда углы: γ = arctg(0,63) = 32,2 град,
β = arctg(-0,38) = -21 град.
Но, как видим из полученных результатов расчета, у нас невозможно построить графики относительных скоростей из-за неверных исходных данных. Поэтому дальнейший анализ невозможен.
При удачном расчете данных, после построения, нам необходимо определить по графику максимальные относительные скорости 
и 
(рисунок П.8 стр.222 [1]), умноженные на масштабы 
и σ, относительные перемещения частиц 
и 
- площади на рисунке соответственно 
и 
, умноженные на и 
и на σ, среднюю скорость перемещения материала:
(7)
,
где 
= 0,4…0,7 – коэффициент внутреннего трения вороха.
Вычислим максимально допустимую скорость [ 
] перемещения, обеспечивающую проход частиц сквозь отверстия решета и показатель использования его поверхности η по формулам:
[ ] 
, (8)
, (9)
где 
- длина отверстия решета по таблице 3.8. (стр. 195 [1])
Найдем коэффициенты характера движения: Kp=0,75;
, (10)
, (11)
. (12)
KH=0,203
KB=0,44,
K0=-4,402.
По вычисленным значениям 
, 
, 
определим характер движения зерна по решету (стр. 150 [2]). При
< >
0,203<0,75>0,44
5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проделав работу, мы освоили методы выбора средств сепарации зерновых смесей и режимов работы решет. Убедились в том, что централизованная выработка рекомендаций может быть выполнена путем использования вариационных кривых и их анализе с помощью программы SORTING, что непосредственно мы и провели.
В соответствии с исходными данными мы нарисовали вариационные кривые распределения смеси семян по толщине, ширине и длине, что нам наглядно дало оценить качество очистки семян ржи от данных примесей на решете 1, 2 и на триере. С помощью программы SORTING провели аналитическое вычисление засоренности и потерь основной культуры, выбрав наиболее оптимальный вариант, получили результат с потерями основной культуры - 0,44% и частичными остатками в смеси семян овсюга и полевого вьюнка. Обосновали необходимость применения других сепараторов для полной очистки семян ржи от засорителей. При предварительном расчете для построения графиков относительных скоростей и ускорений материала на решете, обнаружили несоответствие кинематического режима решета заданным условиям.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Иофинов А.П., Самигуллин А.С., Хангильдин Э.В. Практикум по расчетному курсу сельскохозяйственных машин. Изд. второе – Уфа: БашГАУ. – 2007. – с.236.
2.Фоминых, А. В. Расчет движения зерна по решетам, совершающим колебания в своей плоскости. Часть 2. – Челябинск: ЧГАУ. – 2007. – С.172.