Критерий выбора оптимальных параметров технического средства нарезки гребней для естественной сушки льносырья

Раздел I. Растениеводство.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Петухов Б.С., Рудецкий С.В., Иванов В.Ю. Обоснование модели адаптации технических средств (подборщика-конусообразователя льна) к условиям уборки влажного льносырья.//. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. Вып. 70. 1999. С. 68-72.

2. ПетуховБ.С., Катченков С. А. Исследование процесса естественной сушки льносырья в конусах увеличенной массы.//. Сборник научных трудов НИПТИМЭСХ НЗ РФ. Вып. 54. 1989г. С. 89-90.

Получено 06.05.00.

УДК 631.353.633.521

Б.С. ПЕТУХОВ, канд. техн. наук;

С.В. РУДЕЦКИЙ.

КРИТЕРИЙ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА НАРЕЗКИ ГРЕБНЕЙ ДЛЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ СУШКИ ЛЬНОСЫРЬЯ

Получена математическая модель критерия выбора оптимальных параметров нарезчика гребней и определена оптимальная ширина канавки в зависимости от погодных условий.

Уборка льна-долгунца связана с приготовлением тресты в естественных условиях, на что требуется 20-25 дней. В связи с этим подъем тресты происходит во второй половине сентября, в период, когда процесс естественной сушки льносырья существенно осложняется из-за плохих погодных условий. Средняя температура воздуха в это время составляет 9-100С, влажность почвы 50-60%, влажность

воздуха 75-90%. Учитывая, что приготовление тресты происходит при расстиле ленты на голую почву без травяного покрова, условия сушки нижнего слоя сырья в ленте ухудшаются из-за притока влаги от почвы. С целью улучшения условий естественной сушки (увеличе-

69

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.

ния поверхности испарения влаги) были проведены опыты по сушке льносырья в ленте на гребнях (см. рисунок). Нарезка гребней осуществлялась приспособлением, установленном на оборачивателе ОСН-1А.

Адаптация данного технического средства к различным условиям производства происходит за счет изменения ширины канавки гребня. Критерием выбора оптимальных параметров приспособления для нарезки гребней будет обобщенный показатель Кад:

Кад=П+З,

где: П- убытки от потерь льносырья, руб/га; З-затраты на нарезку гребней, руб/га.

В данном случае основная составляющая критерия выбора оптимальных параметров приходится на убытки от потерь льносырья, которые зависят от времени естественной сушки. Учитывая данное обстоятельство, рассмотрим процесс естественной сушки льносырья на гребнях (см. рисунок). Время естественной сушки льносырья можно выразить как

Т

суш

Qa

ар(Pin -PIC)*SH

где: Qjt количество влаги в ленте, кг; 8исп- поверхность испарения, м2; ap(Pm-Plc)- интенсивность испарения, кг/м2*ч; ap- коэффициент влагообмена, отнесенный к разности парциальных давлений, кг/м2*г*мм рт .ст.; Pin, Plc- парциальное давление соответственно на поверхности материала и в окружающей среде, мм рт. ст.

70

Раздел I. Растениеводство.

Wb

Vb

Tb

v

воздух

осадки

Процесс сушки и увлажнения ленты льна на почвенных гребнях: Wxp- влажность тресты; а- расстояние между гребнями почвы;

Н- толщина ленты; Wn- влажность почвы

0д-01+0пр.п+0рос

где: Q1- начальное количество влаги в ленте, кг; Q^- количество притока влаги от почвы, кг; Q^- количество влаги от выпадения росы, кг.

Поверхность испарения для ленты, лежащей на гребнях, равна:

§исп-1

Поверхность влагоотдачи от почвы к льносырью равняется:

S2=l

С учетом уравнений (3), (4), (5), время сушки льносырья на гребнях можно выразить как:

71

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.

Qi

т = —

СУШ ар (Pin - Pic)*SH

Q

пр.п.

Q

рос.

ар (Pin - PJ*S2. ар (Pin - PJ*S:

р in

Для ленты, лежащей на почве, поверхность испарения уменьшается на величину (l*a), а поверхность влагопередачи от почвы увеличивается на данную величину.

Эксплуатационные затраты на нарезку гребней Зэ определяются как:

З =з +з +з +з +з +з +з +з +з

ч-»э '-'то '-'хр '-'т ч-,пл '-'стр '-'и '-'м ч-,пр?

где За- амортизационные отчисления; Зто- отчисления на ТО и ремонт; Зхр- затраты на хранение; Зт- затраты на топливо; Зпл- оплата труда с отчислениями на социальные нужды; Зстр- страховые платежи; Зн- налоги; Зм- затраты на вспомогательные материалы; Зпр- прочие затраты.

Использование полученной зависимости П (Тсуш.) для определения величины критерия выбора оптимальных параметров нарезчика гребней на данной стадии исследований затруднено. Она может быть использована только для обоснования характера адаптации данного технического средства к условиям производства.

Для определения математической модели критерия выбора оптимальных параметров нарезчика гребней были обобщены экспериментальные данные испытаний нарезчика гребней (приспособление к оборачивателю лент ОСН-1А, разработчик НИПТИМЭСХ НЗ РФ), проведенных в 1989-1991 гг., при расстиле лент на гребни в различных погодных условиях [1]. Технические и эксплуатационные показатели работы подборщика представлены в табл. 1.

72

Раздел I. Растениеводство.

Таблица 1.

Технологические и эксплуатационные показатели работы нарезчика гребней при Ув=3,2 м/с, ^=15°

Показатели При W^%

76/30 79/40 84/50 92/60

При ширине канавки 150 мм

Потери при естественной сушке (руб/га) после: 5 дней хранения 27 55 125 181

10 дней хранения 31 64 131 202

15 дней хранения 42 81 154 228

Затраты на нарезку гребней, руб/га 8 8,6 11 12,7

При ширине канавки 200 мм

Потери при естественной сушке (руб/га) после: 5 дней хранения 25 50 89 118

10 дней хранения 28 61 95 127

15 дней хранения 37 77 118 151

Затраты на нарезку гребней, руб/га 7 7,4 9 10,5

При ширине канавки 250 мм

Потери при естественной сушке (руб/га) после: 5 дней хранения 20 41 78 95

10 дней хранения 23 48 84 108

15 дней хранения 27 61 104 131

Затраты на нарезку гребней, руб/га 6 6,5 8 9,7

73

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.

Показатели При W^%

76/30 79/40 84/50 92/60

При ширине канавки 300 мм

Потери при естественной сушке (руб/га) после: 5 дней хранения 28 57 132 191

10 дней хранения 34 68 132 210

15 дней хранения 45 84 160 230

Затраты на нарезку гребней, руб/га 5 5,5 7 8,8

При определении математической модели критерия выбора оптимальных параметров в качестве основных факторов учитывались следующие показатели:

W- влажность сырья, (30-60-%), Х^

H- ширина канавки, (150-300 мм), Х5;

V температура воздуха, (15°С), Х2;

Ув- скорость ветра, (3,2 м/с), Х3;

Тхр- время хранения, (5-15 дней), Х6;

W^ влажность воздуха, (75-90%), Хь

Здесь в скобках показаны интервалы изменения фактора, а Х1-обозначение (наименование) фактора в модели. В качестве показателей работы машины регистрировались:

Yi- затраты на потери при естественной сушке ленты на гребнях, руб/га;

Y2- затраты на нарезку гребней, руб/га;

Исходные данные брали в таблице 1. В связи с тем , что адаптация нарезчика гребней к условиям производства может происходить за счет изменения ширины канавки, возникает задача определения ширины канавки, обеспечивающей минимальные затраты на выполнение операций Y1+Y2 при действующих возмущениях Х1-Х6.

В общем виде задача оптимизации может быть записана в виде следующей модели:

74

Раздел I. Растениеводство.

5

S = ^ y, = min,

min(x Xx (max(x ),i = 1,5.

Для решения задачи оптимизации необходимо иметь математические модели процессов в виде зависимостей:

У, = f

Уравнение (9) представляет себой зависимость в виде уравнения регрессии, которое может содержать линейные и нелинейные составляющие. Для анализа различных моделей был использован статистический пакет STATGRAPHICS 2.1.

По исходным данным были рассчитаны уравнения регрессии следующего вида:

f

У, = f (xi,xi,xi-1 • xi }

В результате расчетов получены уравнения регрессии (система (11).

2 2

ГУ2 = 6,99W + 0,021Н + 5,61Тхр - 0,0094W2 + 0,0055Н2 -

2

- 0,0066W • Н - 0,0126W • Тхр;R2 = 0,9683

I , , хр; ^

У4 = 0,23W + 0,021Н + 0,00036W2 - 0,00004Н2 - 0,00055W • Н;

2

(R2 = 0,986

Уравнения имеют достаточно высокие коэффициенты множественной корреляции R2>0,95.

Система полученных уравнений была использована для решения задачи оптимизации ширины канавки нарезчика гребней при фиксированных значениях Ув, Тхр, W, Wв.

Результаты оптимизации ширины канавки при нарезке гребней представлены в табл. 2.

75

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.

Таблица 2.

Значения (числитель) суммарной стоимости работ (руб/га) и ширины (знаменатель) канавки (мм) в зависимости от времени хранения, погодных условий и влажности льносырья

При W, % (числитель), Wfe% (знаменатель) При Тхр, дней

5 10 15

30/76 25,4/200,1 50,5/216,3 26,8/221,9

40/79 46,4/216,6 60,6/222,2 73,5/225,1

50/84 94,6/222,7 108,4/229,0 121,7/235,3

60/92 140,5/229,5 153,8/235,4 166,8/241,8

Анализируя полученную математическую модель критерия выбора оптимальных параметров нарезчика гребней и оптимизацию ширины канавки, можно констатировать, что адаптация нарезчика гребней к условиям производства происходит за счет изменения ширины канавки (и количества гребней). Для рассматриваемых погодных условий (W=30-60%, Тхр=5-15 дней, 1;в=150С, Ув=3,2 м/с, W^75-90%) оптимальная ширина канавки изменяется от Н=200,1 мм до Н=241,8 мм.

При этом минимальная ширина канавки Н=200,1 мм соответствует W=30%, W^76%, Тхр=5 дней, 1;в=150С, Ув=3,2 м/с, максимальная ширина канавки Н=241,8 мм соответствует W=60%, Wв=92%, Тхр=15 дней, 1;в=150С, Ув=3,2 м/с. Минимальные (З=25,4 руб/га) и максимальные (З=166,8 руб/га) значения затрат практически совпадают с минимальной и максимальной шириной канавки.

76

Раздел I. Растениеводство.

Таким образом, техническое средство нарезчик гребней для укладки на них лент льна адаптируется к погодным условиям за счет изменения ширины канавки от Н=200,1 мм до Н=241,8 мм.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Петухов Б.С., Катченков С. А. Математическая модель процесса естественной сушки льносырья в ленте на гребнях.//. Сборник научных трудов НИПТИМЭСХ НЗ. 1990. Вып. 56. С. 90-93.

Получено 06.05.00.

УДК 631.33

ВС. СЕЧКИН, д-р техн. наук;

В.В. БЕЛОВ, канд. техн. наук

Б.К. ТИХОМИРОВ, канд. техн. наук;

А.П. ПАВЛОВ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА КРИВОЛИНЕЙНОМ УЧАСТКЕ ТЕРЕБИЛЬНОГО РУЧЬЯ ЛЬНОУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ

Рассмотрены вопросы исследования давления в теребильном ручье льноуборочных машин. Основное внимание уделено взаимодействию теребильных ремней, нагруженных силами натяжения ремней и усилиями от прижимных роликов. Решение задачи по определению коэффициента упругого основания построено на теории Эйлера. Полученные аналитические зависимости показывают, что коэффициент упругого основания в общем случае не оказывает влияния на величину давления в теребильном ручье.

Вопросам создания и исследования давления в теребильном ручье льноуборочных машин посвящены работы различных авторов. Основное внимание уделено взаимодействию теребильных ремней, нагруженных силами натяжения ремней и усилиями от прижимных

77