Совершенствование ленточного электростатического триера для сепарации семян огурца тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат наук Угловский, Артем Сергеевич

• Угловский, Артем Сергеевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Угловский, Артем Сергеевич

ЛЭТ

2.2 Математическая модель, определяющая производительность валика-питателя ЛЭТ

2.3 Математическая модель, определяющая напряженность поля в межэлектродном промежутке ЛЭТ

2.4 Выводы по главе

3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Проведение сравнительного исследования базового и нового вариантов ЛЭТ

3.2 Проведение планирования эксперимента по определению технологической эффективности нового варианта ЛЭТ

3.3 Влияние электростатического поля на прорастание ростков и корешков семян огурца

3.4 Определение потенциала на высоковольтном электроде

3.5 Методика измерения напряженности поля в межэлектродном промежутке ленточного электростатического триера

3.6 Методика определения толщины слоя семян фотоэлектрическим датчиком на полочках ленточного электростатического триера

3.7 Работа ленточного электростатического триера

3.7.1 Структурная схема управления ленточным электростатическим триером

3.7.2 Описание работы электрооборудования ЛЭТ

3.8 Выводы по главе

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Нахождение скорости ленты ЛЭТ

4.2 Нахождение производительности валика-питателя

4.3 Результаты сравнительных испытаний базового и нового вариантов ленточных электростатических триеров

4.4 Результаты планирования эксперимента на разработанном ленточном электростатическом триере при производственных испытаниях в ГНУ «Ярославский НИИЖК Россельхозакадемии»

4.5 Результаты влияния электростатического поля на прорастание ростков и корешков семян огурца

4.6 Результаты определения потенциала на высоковольтном электроде

4.7 Результаты измерения напряженности поля в межэлектродном промежутке ленточного электростатического триера

4.8 Результаты определения толщины слоя семян фотоэлектрическим датчиком на полочках ленточного электростатического триера

4.9 Рекомендации по применению ЛЭТ в овощеводческих хозяйствах

4.10 Выводы по главе

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ КАПИТАЛЬНЫХ ВЛОЖЕНИЙ НА РАЗРАБОТКУ ЛЭТ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Приложения

97

Список сокращений и условных обозначений !

ЛЭТ - ленточный электростатический триер

АЧРП - асинхронный частотно-регулируемый привод

ШД - шаговый двигатель

АД - асинхронный двигатель

ПЛК -программируемый логический контроллер

ТР - трансформатор

КПД- коэффициент полезного действия ПЧ - преобразователь частоты ЭДС- электродвижущая сила и - напряжение

АЦП - аналого-цифровой преобразователь

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование ленточного электростатического триера для сепарации семян огурца»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Получение качественных семян овощных культур помогает решить одну из проблем продовольственной безопасности России - обеспечение достаточного количества овощей для питания населения.

Отечественные производители пока не могут обеспечить продовольственной независимости страны по овощам. Доля отечественной продукции по овощам в общем объеме потребления составляет - 84,4%.

Одной из важнейших овощных культур является огурец. Среднедушевое потребление огурца по Российской Федерации в 2013 году возросло по сравнению с уровнем 2012 года на 8-15%, а в Ярославле в 2013 году возросло по сравнению с уровнем 2012 года на 13,9%.

Совершенствование семеноводства и отбора качественного посевного материала может повысить продуктивность производственных площадей до 20%. Одним из важнейших условий является качественный отбор семян для

I . I, '

;; посева и их предпосевная подготовка. Это может быть обеспечено сепарацией и стимуляцией семян в электростатическом поле.

К числу экологически чистой технологии и малой энергоемкости относят электростатические сепараторы. Одним из высокоэффективных сепараторов является ленточный электростатический триер. Совершенствование его узлов с целью увеличения технологической эффективности является актуальной задачей.

Цель работы - совершенствование ленточного электростатического триера (ЛЭТ) с обоснованием его технологических параметров для увеличения технологической эффективности процесса сепарации семян огурца в электростатическом поле.

Объект исследования — технологические параметры усовершенствованного ленточного электростатического триера.

Предмет исследования - влияние параметров: скорости ленты триера, производительности валика-питателя и напряженности поля в межэлектродном промежутке на технологическую эффективность процесса сепарации семян огурца.

Основные задачи: -провести анализ и классификацию существующих устройств для механической и электрической сортировки семян овощных культур;

-разработать математические модели, обосновывающие параметры ЛЭТ: скорость ленты, производительность валика-питателя, напряженность электростатического поля в межэлектродном промежутке;

-разработать методики: измерения напряженности поля в межэлектродном промежутке ленточного электростатического триера; определения толщины слоя семян фотоэлектрическим датчиком на полочках ленточного электростатического триера;

-изготовить и апробировать в производственных условиях опытный образец ленточного электростатического триера;

ill ' ' ' I . r

- определить технико-экономическую эффективность капитальных вложений на разработку ЛЭТ.

Методика исследований. В работе использованы методы математического анализа, численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений, теории технологии сепарации семян, теории планирования эксперимента. Аналитические исследования проведены на ПК с использованием математических моделей в системе MATLAB, а экспериментальные — на физической модели установки.

Научную новизну результатов исследования представляют: -новое техническое решение конструкции ленточного электростатического триера (патент РФ № 145701);

-разработаны математические модели определения скорости ленты усовершенствованного ЛЭТ, производительности валика-питателя, напряженности электростатического поля в межэлектродном промежутке;

-методики: измерения напряженности поля в межэлектродном промежутке и определения толщины слоя семян на полочке ленты ЛЭТ.

Теоретическая и практическая значимость работы. Применение усовершенствованного ленточного электростатического триера позволяет обеспечить высокую технологическую эффективность.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы при проектировании и эксплуатации электростатических триеров, а также в учебном процессе, при выполнении дипломных и курсовых работ.

На защиту выносится:

-новое техническое решение конструкции ленточного электростатического триера;

-математические модели определения скорости ленты усовершенствованного ЛЭТ, производительности валика-питателя, напряженности электростатического поля в межэлектродном промежутке;

д;;,' г> -методики: измерения напряженности поля в межэлектродном промежутке

и определения толщины слоя семян на полочке ленты ЛЭТ.

Реализация результатов исследований. Изготовлен ЛЭТ, с .¡' усовершенствованными узлами: ленты, валика-питателя, потенциального

электрода и обратными связями (датчиками). Внедрены в учебный процесс кафедры «Электрификация» Ярославской ГСХА результаты исследований по сепарации семян огурца в электростатическом поле по дисциплинам «Электротехнология» и «Монтаж электрооборудования и средств автоматизации» для студентов бакалавров по направлению подготовки «Агроинженерия», профиль «Электрооборудование и электротехнологии». Внедрены результаты работы ЛЭТ по электросепарации семян огурца в ГНУ «Ярославский НИИЖК Россельхозакадемии» Ярославского района п. Михайловский.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования доложены и обсуждены на: XI Международной научно-практической конференции «Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве», (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии, сентябрь 2010); Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии и техническое обеспечение производства зерна» (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии, октябрь 2011); XIV Международной научно-практической конференции «Инновационные направления развития АПК и повышение конкурентоспособности предприятий, отраслей и комплексов — вклад молодых ученых» (Ярославская ГСХА, январь 2011); Международной научной сессии «Инновационные проекты в области агроинженерии» (МГАУ, октябрь 2011); Международной научно-практической конференции «Инновационные

энергоресурсосберегающие технологии в АПК» (МГАУ, март 2012); Международной научно-практической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» (ГНУ ВИЭСХ, май 2012);

, , О . \ • •!.. м у '......7 ^ ' , I, и

Международной' научно-практическои/. конференции «Модернизация сельскохозяйственного производства на базе инновационных машинных технологий и автоматизированных систем» (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии, сентябрь 2012); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Энергосберегающие технологии» (Ярославская ГСХА, ноябрь 2013); Международная научно-практическая конференция аспирантов и молодых ученых «Инновационные направления развития АПК и повышение конкурентоспособности предприятий, отраслей и комплексов — вклад молодых ученых» (Ярославская ГСХА, январь 2014). Получен грант по программе «УМНИК - 2011» по теме «Разработка управления процессом выделения семян с наибольшим количеством женских соцветий на ленточном электростатическом триере» [Приложение Д]. Получены 3 диплома на межрегиональных выставках работ молодых исследователей «Шаг в будущее» [Приложение Е].

Основные теоретические положения диссертационной работы подтверждены экспериментальными исследованиями в лабораторных и производственных условиях.

Публикации. Основное содержание работы изложено в 14 опубликованных работах, в том числе 4 - из перечня ведущих периодических изданий, определенных ВАК при Министерстве образования и науки РФ, патент на полезную модель «Триер» № 145701.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 112 страниц, включает 37 рисунков, 10 таблиц, список литературы из 92 наименований, в том числе 14 на иностранных языках.

Работа выполнена на кафедре «Электрификация» ФГБОУ ВПО «Ярославская ГСХА».

* !' *

; глава ! состояние вопроса и задачи исследований

1.1 Семена огурца и их физические свойства

Сортовые качества семян огурца определяют по сортовой чистоте, влажностью, массой 1000 шт., энергией прорастания и всхожестью.

Чистота семян I класса для данной овощной культуры должна составлять 95-99%, а влажность в среднем - 13-14%.

Для получения высоких урожаев большое значение имеют крупность и полновесность семян. Даже в пределах одного плода семенника огурца семена бывают разнокачественными как по величине, так и по массе. Самые крупные семена у огурца формируются в верхней трети плода.

Крупные, полновесные семена гарантируют получение раннего урожая. А чем лучше они развиты, тем вероятнее получение раннего урожая.

Для данной культуры всхожесть семян I класса должна составлять 8595%. При определении полевой всхожести семян, учитывая ярусность всходов вследствие разнокачественности семян, неравномерности их посева и т.д, период прорастания принимают в 1,5 - 2 раза больший, чем в лаборатории, (энергия прорастания огурца - 3, всхожесть - 8) [22,24].

Качество семян зависит от комплекса технологических операций, начиная от подготовки почвы и заканчивая закладкой их на хранение. Однако, по мнению большинства исследователей, важнейшими операциями формирования качества семян, при прочих равных условиях, являются операции их послеуборочной обработки. Послеуборочная обработка семенного материала решает две взаимосвязанные основные задачи -обеспечение длительного срока хранения семян и доведение его до установленных кондиций по чистоте. Для решения первой задачи применяют различные способы, главными из которых являются предварительная очистка и сушка семян. Из семенного материала также должны быть выделены щуплые, проросшие, мелкие с несформированным зародышем семена

'< , , » I* I ' , > I >

1 основной культуры. Не менее важной характеристикой семян, с точки зрения

качества, является их всхожесть [23]. Поэтому для данных целей исследователями был разработан процесс электросепарации семян [18].

' Электросепарация семян способствует повышению устойчивости

растений к пониженным температурам и увеличению всхожести семян. Этот прием заключается в том, что семена подвергают воздействию электростатического поля, напряженностью 15 кВ/см [55,57,56,60]. При воздействии такой напряженностью на семена, растения огурца раньше образуют женские цветки и формируют урожай. Также с помощью электросепарации повышается всхожесть и обеззараживание семян, хранившихся в неблагоприятных условиях.

Основными физическими свойствами семян, используемых для сортирования, по Колышеву П.П. являются: геометрические (длина, ширина, толщина), гравитационные (масса семян), структурные (плотность), аэродинамические (парусность), свойство поверхности (шероховатая, гладкая) и электрические (относительная диэлектрическая проницаемость, электрическое сопротивление) [66,74].

Характеристика основных физических свойств семян огурца приведена в таблице 1.1 [55,66]

Таблица 1.1 - Характеристика основных физических свойств семян огурца

Размеры, мм Масса 1000 семян, г Плотность,

длина ширина толщина г/см3

от ДО от до от до от до от до

Огурцы 7,5 12,8 3,25 4,75 0,85 2,2 18,0 27,2 1,1 1,1

Характеристики геометрических свойств семян огурца [35] (длина, ширина и толщина) сортов «Кустовой», «Феникс» и «ТСХА 442» приведены на диаграммах 1.1-1.3

Основные геометрические характеристики семян сорта "Кустовой" 1 т

^ ________________________ ________

В й) 5 сзс ______ ......---......1 " "

Д эт 0) 1) 4 .....,_____ |.............. ......

Он О1 2 ________________________________________________--.

А.«,.. ^.^«^¿Х^Ж^гЩ п ................................................... ....... ...................................................

Длина ср,мм ——Ширина ср,мм —Толщина ср,мм — — — Линии тренда

Рисунок 1.1 - Основные геометрические характеристики семян сорта «Кустовой»

Основные геометрические характеристики семян сорта "Феникс"

Длина ср,мм —^Ширина ср,мм —Толщина ср,мм — — — Линии тренда

Рисунок 1.2 - Основные геометрические характеристики семян сорта «Феникс»

12

2 10

<и

К 8

к

£

св 6

Я

м

<и

<и 4

К

ч:

<и

Он 2

о

0

Основные геометрические характеристики семян сорта "ТСХА

442"

СП*

т ш1 3 ^ г р (

А«»«

-

тя"

■Длина ср,мм

•Ширина ср,мм

-Толщина ср,мм---Линии тренда

Рисунок 1.3- Основные геометрические характеристики семян сорта «ТСХА 442»

Например, в ленточном электростатическом триере при перемещении семенной смеси в зону высоковольтного электрода возможность разделения семенной смеси определяет параметр - напряженность отрыва, при которой семя на заземленном электрода получает контактный заряд, сила, взаимодействия которого с электростатическим полем и с высоковольтным электродом достаточна для преодоления силы тяжести семени. Так же определяется параметр - напряженность ориентировки семян, под которым понимается минимальная напряженность, способствующая ориентировки частицы в межэлектродном промежутке.

1.2 Устройства для механической сортировки семян огурца и их классификация.

Устройства для механической сортировки семян предназначены для очистки от трудноотделимых примесей и сортирования семян с учетом различий семян и примесей по ряду физико-механических свойств (плотность, крупность, форма и свойства поверхности).

Исходный материал должен быть предварительно обработан на воздушно-решетных, триерных машинах и иметь кондиционную влажность. Классификация устройств для механической сортировки семян огурца приведена на рисунке 1.4 [11].

Рисунок 1.4 - Классификация устройств для механической сортировки семян огурца

В направлении совершенствования способа разделения семенных смесей решетами была предложена семяочистительная машина «Петкус-Гигант» К-547А (рисунок 1.5).

Семяочистительная машина «Петкус-Гигант» К-547А.

Машина закрытого исполнения. Для удобства обслуживания все органы управления расположены с одной стороны машины. Питающее устройство

смонтировано на раме машины со стороны загрузки. Оно служит для равномерного распределения очищаемого материала по всей ширине машины и для непрерывной подачи его в канал предварительной воздушной сепарации. Решетная система состоит из двух качающихся навстречу друг другу и расположенных один над другим решетных станов, подвешенных на стальных пружинах к раме машины и имеющие три решетные плоскости [77].

ю

а) внешний вид б) технологическая схема

1 - питающее устройство; 2- канал предварительного воздушного сепаратора; 3 - верхний решетный стан; 4- нижний решетный стан; 5 -механизм очистки решет; 6 -канал главного воздушного сепаратора; 7-выпуск чистых семян; 8 -шнек вывода отходов главного воздушного сепаратора; 9 -выпуск отходов предварительного воздушного сепаратора;

10 - отработанный воздух Рисунок 1.5 — Семяочистительная машина «Петкус-Гигант» К-547А

Машина имеет три рабочих органа: питающее устройство, решетный сепаратор, воздушный сепаратор. Электродвигатели, кроме двигателя вентилятора, смонтированы внутри машины. Кабели подведены к общей

клеммной рейке, находящейся в коробке управления электрооборудованием. К этой клеммной рейке подключен кабель внешнего питания.

Технологическая схема семяочистительной машины «Петкус-Гигант» К-547А (рисунок 1.5 б).

Подлежащий очистке семенной материал по зернопроводу подается в питающее устройство, где распределяется по всей ширине машины.

Питающее устройство подает материал в канал предварительной воздушной сепарации. В канале поток воздуха собирает и выносит в отстойную камеру пыль, легкие примеси и недоброкачественные семена.

Прошедший предварительную воздушную очистку материал поступает на решета, которые служат для разделения семян по толщине и ширине. Для очистки решет служат скребки и щетки. В расположенном за решетным станом главном воздушном сепаратором выделяются из материала и выносятся в отстойную камеру оставшиеся частицы, которые отличаются от семян большей парусностью. Выходящие из главного воздушного сепаратора чистые семена поступают в приемную воронку и могут быть направлены на дальнейшую обработку. Отходы, выделенные решетами и воздушными сепараторами, выводятся по выводным трубам на стороне обслуживания. Состав отходов можно контролировать по пробам, отбираемым с помощью пробоотборника. Воздушная система машины подключается к центральной аспирации или к радиальному вентилятору, который присоединяется непосредственно к машине [77].

Пневмостол «Петкус» типа КС.

Пневмостол «Петкус» типа ЮЗ показан на рисунке 1.6. Сортируемые семена или другой зернистый материал непрерывно поступает на рабочую поверхность качающегося пневмостола (например, через питающее устройство) и распределяется по всей рабочей поверхности таким образом,

чтобы поверхность всегда была полностью покрыта слоем материала. Наклон стола может быть отрегулирован в поперечном и продольном направлениях.

Впуск с подключением

ЮЭ120 КЕ)200 КГ)300 КЛЭ400 КБ50 КЕ>60

Рисунок 1.6 - Пневматические сортировальные столы фирмы «РЕТК118»

Стол затянут воздухопроницаемой тканью или проволочной сеткой, через которую подается равномерный поток воздуха. Под воздействием колебательных движений и воздушных струй, которые пронизывают слой семян, происходит перераспределение относительного положения семян в зависимости от удельного веса. Равномерное распределение воздуха обеспечивается вентилятором, расположенным под поверхностью стола. Наклон стола плавно регулируется в поперечном и продольном направлениях [11].

_ 1 , <• ' 1 -*1 ' ! 4 ' !

•' В результате качающегося движения стола тяжелые частицы материала перемещаются к расположенным выше выходам, легкие частицы - к ниже расположенным выходам. Для достижения точного деления различных материалов возможна также более точная и чувствительная регулировка подачи материала, наклона поверхности и частоты колебаний стола. В машине установлен трехфазный электродвигатель вибрации стола. Краткая техническая характеристика пневматических столов «Петкус» показана в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Краткая техническая характеристика пневматических столов «Петкус»

Показатели КБ50 КЕ>60 КЕ>120 КЕ>200 КЕ>300 КЕ)400

Производительность на

семенах огурца, т/ч 0,02 0,15 0,3 0,5 0,7 ОД

Установленная

мощность, кВт 2,65 8,25 12,55 12,55 20,75 24,95

Габаритные размеры,

мм длина 1265 2405 2805 3305 3945 4770

ширина 600 1115 1872 1872 1972 2418

высота 1100 1800 1800 1800 2130 2130

Масса, кг 200 1200 1300 1700 2600 3800

Площадь деки, м2 0,565 2,34 2,76 4,06 5,25 8,12

ширина деки, м 0,562 1,2 1,2 1,4 1,5 1,9

длина деки, м 1,005 1,95 2,3 2,9 3,5 4,275

Пневмосортровальный стол ПСС-1 предназначен для очистки от трудноотделимых примесей, отличающихся от основной культуры удельным весом, формой и свойствами поверхности семян зерновых, зерно- бобовых, овощных культур и трав. Обеспечивает сортирование небольших образцов семян (30-50 кг) и партий семян массой меньше тонны (рисунок 1.7).

Основными узлами пневмосортировального стола являются станина, вентилятор, приемный бункер, виброрама с рабочей поверхностью (дека),

механизмы регулировки поперечного и продольного наклонов деки, приемник, мешкодержатель, привод и регулятор воздушного потока [11]. Таблица 1.3 - Краткая техническая характеристика выпускаемых пневмосортировальных столов

Показатели ПСС-1 ПСС-2,5 СПС-5 МОС-9Н

Производительность на

семенах огурца, т/ч од 0,25 0,5 0,6

Установленная мощность, кВт 3,75 6,6 11,75 16,1

Габаритные размеры,

мм длина 1500 2030 2535 2600

ширина 1100 1585 1900 1900

высота 1750 1500 2050 2000

Масса, кг 500 740 950 1180

Площадь деки, м2 0,46 1,08 1,56

Процесс работы ППС-1 приведен на рисунке 1.8

--- очищенные семена;

------0. ш промежуточная фракция;

- тяжелые примеси;

........- легкие примеси;

—О........► - воздушный поток;

Рисунок 1.7 - Общий вид ПСС-1 Рисунок 1.8 - Технологическая

схема работы ПСС-1

Воздушные сепараторы. Воздушный сепаратор разделяет просеиваемый материал на фракции: доброкачественный материал и материал грубых фракций, с нежелательной геометрией как правило, содержит и тяжелые

посторонние включения. На рисунке 1.9 показан воздушный сепаратор производства фирмы Seed Processing (Голландия).

Рисунок 1.9 - Воздушный сепаратор фирмы Seed Processing, тип 4604.10.00

Этот воздушный сепаратор используется для сортирования семян по удельному весу, и имеет множество применений в цветочных, травяных, зерновых и овощных семян. Для повышения жизнеспособности и всхожести, разделяет семена в три фракции, исходя из их удельного веса.

Подлежащий фракционированию семенной материал поступает через питатель в воздушную камеру сепаратора. Установленные над сетчатым днищем вращающиеся лопасти равномерно распределяют семенной материал по всей поверхности, через которую в воздушную камеру сепаратора снизу подается поток воздуха.

За счет регулировки скорости потока воздуха можно достигнуть любое желаемое фракционирование (и тем самым задать границу просеивания) всей семенной массы.

Воздушные каналы подразделяются на вертикальные и наклонные, прямоугольного сечения и цилиндрические. Вертикальные каналы одинарные (рисунок 1.10 а и б). Применяются каналы нагнетательного действия (рисунок 1.10 а), в которых зона обработки зерна воздушным потоком расположена на выходной части канала вентилятора, и всасывающего действия (рисунок 1.10 б), когда рабочая зона расположена на входной части канала вентилятора [40].

а - вертикальный канал нагнетательного действия; б - вертикальный канал всасывающего действия; 1 - вентилятор; 2 - воздушные каналы; 3 - осадочная камера

Рисунок 1.10- Типы воздушных каналов зерноочистительных машин

Более качественную сепарацию в отличие от устройств для механической сортировки выполняют сепараторы с применением электростатического поля.

1.3 Устройства для сортирования семян огурца в электрическом поле и их классификация

Значительный вклад в изучение процесса очистки и сортирования зерна, сепарации семян под действием электростатического поля внесли ученые: Олофинский Н.Ф., Басов A.M., Изаков Ф.Я., Шмигель В.Н., Каменир Э.А., Будзко И.А., Бородин И.Ф., Тарушкин В.И., Шмигель В.В., Мищенко В.И., Пожелене A.B.

Значительный вклад в изучение процесса сепарации семян овощных культур под действием электростатического поля внесли: Будзко И.А., Бородин И.Ф., Тарушкин В.И., Шмигель В.Н., Шмигель В.В.,Стерхова Т.Н.

У семян огурца толщина ядра больше, чем у зерновых, следовательно, для получения производственного эффекта такие семена необходимо сортировать не по длине, а по толщине семени. Исследования, проведенные Якубицкой Т.С., Александровым C.B. и др. [70] , показали, что семена огурцов, имеющие большую толщину, то есть более выполненные, дают дружные всходы и повышение урожайности до 30%. Более широкое применение по сортированию семян получили электросепараторы.

Устройства для сортирования семян огурца в электрическом поле представлены следующей классификацией, показанной на рисунке 1.11 [18,37,38,55,56,62,63,64,65,66].

Рисунок 1.11- Классификация устройств для сортирования семян огурца в электрическом поле

Опыты по сортированию семян овощных культур, в основном семена огурца, проводились в МГАУ под руководством Будзко И.А., Бородина И.Ф. и Тарушкина В .И.. Барабанный диэлектрический сепаратор (рисунок 1.12) [3 9] предназначен для работы в сельском хозяйстве для очистки и сортировки

семенного материала. Факторами, влияющими на качественные и количественные показатели работы сепаратора, являются электрические свойства семян [37,38].

Вращающийся барабан, представленный на рисунке 1.12, представляет собой изолятор, на который намотаны в один слой перпендикулярно его оси вращения два изолированных проводника с чередующейся полярностью (бифилярная обмотка). Между этими проводниками образуется электрическое поле, поляризующее расположенные между ними частицы. Поляризованные частицы, взаимодействуя с внешним полем, притягиваются к барабану. Сила взаимодействия зависит от диэлектрической проницаемости частиц. Барабан с бифилярной обмоткой приводится в движение за счет двигателя постоянного тока через редуктор.

1 -загрузочный бункер; 2 - диэлектрический барабан; 3 -щетка; 4 ,5 - приемники продуктов разделения

Рисунок 1.12 — Барабанный диэлектрический сепаратор

Недостатком данного сепаратора является наличие трех фракций, поэтому сложно в условиях хозяйства использовать данные фракции.

В направлении совершенствования способа разделения семенных смесей решетами с наложением электростатического поля был предложен решетный

5

4

электростатический сепаратор с лентой-решетом для сортирования семян огурца (рисунок 1.13) [55,56,64].

1 -загрузочный бункер; 2 - электрод с диэлектрической прослойкой;

3 -лента-решето;

4 -бункер I и II фракции семян; 5 - щетка

Рисунок 1.13- Решетный электростатический сепаратор

Проведенные опыты на данном сепараторе с семенами огурца показали, что сортирование по ширине семени путем ориентировки и просеивания через решета с круглыми отверстиями позволяет получить растения с большим числом женских соцветий [67,68]. При этом замечено, что просеивались через решета частицы длиннее других. Недостатком метода была малая производительность устройства из-за длительной зарядки и ориентировки частиц при напряжении до 10 кВ. Напряжение было обусловлено разделения семян зерновых культур на данном устройстве [55,56].

Электростатические ленточные триеры предназначены для сортировки семян на 2 фракции - с наибольшей толщиной и длиной, и с наименьшей толщиной и длиной. Исходный материал должен иметь кондиционную влажность (13-15%).

При дальнейшем поиске устройств с большей производительностью и с использованием электростатического поля был найден электростатический триер (рисунок 1.11) Быкова В.Г. и Шмигеля В.Н [9].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Угловский, Артем Сергеевич, 2015 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 278 с.

2. Азин Л.А., Басов A.M., Изаков Ф.Я., Шмигель В.Н. Влияние электрического поля постоянного поля на посевные качества семян // Труды Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства. Т. И, 1960 г., С. 195-203.

3. Ахназарова С.Л, Кофанов В.В. Статистические методы планирования и обработки экспериментов. М.: Наука, 1972. 152 с.

4. Басовский, Л. Е. Экономическая оценка инвестиций. М.: ИНФРА-М, 2008. 241 с.

5. Белов М.П., Новиков, В.А., Рассудов Л.Н. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов/М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н.Рассудов. М: Академия, 2007. 576 с.

6. Бородин И.Ф., Шмигель В.В. Контактная зарядка эллипсоидальных частиц в электростатическом поле // Вестник РАСХН. 2000. №4. С.76-78.

7. Бородин И.Ф., Шмигель В.В., Стерхова Т.Н. Сортирование семян огурца по их толщине на ленточном электростатическом триере // Вестник РАСХН. 2000. №3. С.69-71.

8. Бородин И.Ф., Шмигель В.В., Юберев H.H. Траектория движения сплюснутых разновытянутых эллипсоидальных частиц в электростатическом триере // Вестник РАСХН. 2000. №6. С.74-75.

9. Быков В.Г., Шмигель В.Н. Триер. Авторское свидетельство №460903. -Бюллетень изобретений № 7,1975.

10. Веденяпин В.Г. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1967. 159 с.

11. Галкин В.Д. Вибропневмосепараторы и их использование в линиях очистки семян. Учебное пособие. Пермь: ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2014. 102 с.

90

г," ' '

12. Голубева H.B. Математическое моделирование систем и процессов. СПб.:Лань, 2013.192 с.

13. Датчики и контроллеры Autonics [Электронный ресурс]. М.: Краткий каталог, 2013. 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

14. Денисенко В. ПИД- регуляторы: принципы построения и модификации [Спец. выпуск]. СТА. 2006. №4.

15. Епифанов, А.П. Электропривод в сельском хозяйстве/ А.П.Епифанов. М: Лань, 2010. 224 с.

16. Иванов - Смоленский, A.B. Электрические машины. Том 1/ A.B. Иванов-Смоленский. М: Издательский дом МЭИ, 2006. 650 с.

17. Иванов - Смоленский, A.B. Электрические машины. Том 2/ A.B. Иванов-Смоленский. М: МЭИ, 2006. 520 с.

18. Изаков Ф.Я. Влияние электрического поля постоянного тока на семена (опыты с семенами огурцов) // Сад и огород. 1958. № 4.С. 17-19

19. Ким Д.П. Теория автоматического управления. Том 1.Линейные системы. М.:ФИЗМАТЛИТ, 2003.-464 с.

20. Ким Д.П.Теория автоматического управления. Том 2. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы М.:ФИЗМАТЛИТ, 2004. 464 с.

21. Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента. Мн.: Изд-воБГУ, 1982. 302с.

22. Круг Г. Овощеводство // Пер. с нем. В.И.Леунова М.: Колос, 2000.576 с.

23. Кулешов H.H. Агрономическое семеноведение. М.:Сельскохозяйственная литература, журналы и плакаты , 1963. 305 с.

24. Лудилов В.А. Семеноводство овощных и бахчевых культур. М.: Агропромиздат, 1987. 223с.

25. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. М.: Высшая школа, 1983.464 с.

26. Малафеев С.И. Основы автоматики и системы автоматического управления М.:Академия, 2010.384 с.

n h t i Л 1 I ' < _

i "v / 27. Мельников C.B., Алёшкин B.P., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л. :Колос, 1980.168 с.

28. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М.: ВНИИЭСХ, 1998. 220 с.

29. Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. Наука, М., 1965.340 с.

30. Ниязов A.M., Стерхова Т.Н., Шмигель В.В. Энергосберегающая технология в производстве овощей закрытого грунта. // Труды ВИЭСХ, 2003, 4.2.

31. Патент РФ №. 2217893,МПК7 AOlCl/ОО.Триер. / В.В. Шмигель, И.Ф. Бородин, Т.Н. Стерхова (Россия); заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Костромская ГСХА» - заяв. 01.03.2002; опубл.: 10.12.2003.

32. Патент на полезную модель № 145701, МПК7 АО 1С 1/00.Триер./

В.В. Шмигель, A.C. Угловский (Россия); заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Ярославская ГСХА» - заяв. 15.10.2013; опубл.: 27.09.2014.

33. Ример, М. Экономическая оценка инвестиций. — СПб.:Питер, 2009. 416 с.

34. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента.-М.: Наука, 1971. 192с.

35. Стерхова, Т.Н. Сортирование семян огурца в электростатическом поле на ленточном триере: дис.... канд. техн. наук: 05.20.02. Ижевск, 2005. 186 с.

36. Терехов В. М. Системы управления электроприводов. М.:Академия, 2005.304 с

37. Тарушкин В.И.Влияние величины напряженности электрического поля на посевные качества семян // Сб. Науч.тр.МИИСП.Т.13,вып.3.ч.1.1976. С.91-98.

38.Тарушкин В.И. Использование напряженности ориентации семян в селекционной работе// Сб.науч.тр.МИИСП.Т.9, вып.З.ч.1.1972. С.31-35.

39. Тарушкин В.И. Барабанный диэлектрический сепаратор // Техника в сельском хозяйстве. 1980. №6. С 27- 28.

92 > ,» i ,,„ Vb, I " , И/ л: 'Л; .'Vi, ,)..,' 1 ; Лл I /V. , "f> ^ 1

40. vr 'Трубилин Е.И., Федоренко Н.Ф., Тлишев А.И. Механизация

послеуборочной обработки зерна и семян: Учебное пособие для студентов сельскохозяйственных вузов. Краснодар, 2009. 96 с.

41. Угловский А.С, Шмигель В.В. Система управления позиционированием потенциального электрода ленточного электростатического триера с помощью электрического актуатора// Международный научный журнал. 2012. №5. С. 83-87.

42. Угловский А.С, Шмигель В.В. Математическое обоснование управления узлом рифленого валика ленточного электростатического триера// Международный научный журнал. 2012. №4. С. 70-80.

43. Угловский А.С, Шмигель В.В. Математическое обоснование датчика определения напряженности электростатического поля // Технико-экономический журнал. 2012. №2. С. 54-58.

44. Угловский А.С, Шмигель В.В. Моделирование работы электроприводов ленточного электростатического триера в системе MATLAB/SIMULINK // Технико-экономический журнал. 2013. №5. С. 60-66.

45. Угловский A.C. Программа для 3 D-анимации актуатора потенциального электрода ленточного электростатического триера: сборник научных трудов по материалам XVI международной научно-практической конференции «Инновационные направления развития АПК и повышение конкурентоспособности предприятий, отраслей и комплексов - вклад молодых ученых» .Ярославль: Ярославская ГСХА, 2013. 42 с.

46. Угловский А.С, Шмигель В.В. Математическое описание работы датчиков автоматизированного ленточного электростатического триера: сборник трудов «Модернизация сельскохозяйственного производства на базе инновационных машинных технологий и автоматизированных систем». М-.ВИЭСХ, 2012. 45 с.

47. Угловский А.С, Шмигель В.В. Математическая модель автоматического управления потенциальным электродом ленточного электростатического

93 f <

''! i, <. . t ' 1 , , i» ' f | » 41 ! 1 ^ •'"'> 4 - * ^ J

¡It *r i триера : сборник трудов «Энергосберегающие технологии в растениеводстве

и мобильной энергетике». М:ВИЭСХ, 2012. 62 с.

48.Угловский А.С, Шмигель В.В. Автоматическая система управления f технологическим процессом ленточного электростатического триера:

сборник трудов «Инновационные направления развития АПК и повышение конкурентоспособности предприятий, отраслей и комплексов - вклад молодых ученых». Ярославль: Ярославская ГСХА, 2012. 42 с.

49. Угловский А.С, Шмигель В.В. Математическая модель ленточного электростатического триера // Вестник АПК Верхневолжья». 2011. № 3. С. 40-44.

50. Угловский А.С, Шмигель В.В. Программное обеспечение работы ленточного электростатического триера (на примере семян огурца): сборник трудов «Ресурсосберегающие технологии и техническое обеспечение производства зерна». М:ВИМ, 2010. 62 с.

51.Угловский А.С, Шмигель В.В. Разработка автоматизированной системы технологического процесса сепарации семян огурца на ленточном электростатическом триере: сборник трудов «Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве». М:ВИМ, 2010. 62 с.

52.Угловский А.С, Шмигель В.В. Обоснование автоматизации сепарации семян огурца на ленточном электростатическом триере//Вестник АПК Верхневолжья. 2012. №3. С. 34-42.

53.Угловский А.С, Шмигель В.В. Проведение математического планирования эксперимента, нахождение оптимальных параметров процесса сепарации на автоматизированном ленточном электростатическом триере в прикладном пакете «STATGRAPHICS» //Вестник АПК Верхневолжья. 2013. №4. С. 71-76.

54. Филатов H.A. Влияние скорости движения на эффективность работы ленточного триера // Труды Красноярского сельскохозяйственного института. 1968 .Т.21. с.86-92.

55. Шмигель, B.B. Сепарация и стимуляция семян в электростатическом поле: дис.... докт. техн. наук: 05.20.02. Кострома, 2004. 405 с.

56. Шмигель В.В. Сепарация и стимуляция семян в электрическом поле. Кострома, 2003. 234 с

57. Шмигель В.В., Стерхова Т.Н., Григорьев A.B., Кондратьев Н.Ф., Кожевникова Г.П. Разделение семян огурца на электростатическом триере // Картофель и овощи. 2003. № 1.

58. Шмигель В.В., Стерхова Т.Н. К вопросу сортирования семян огурца на ЛЭТ // Труды ВИЭСХ.2004, ч.2.

59. Шмигель В.В., Стерхова Т.Н., Лачин A.B., Шенец A.B. Контактная зарядка сплюснутых эллипсоидальных частиц в электростатическом поле // Вестник РАСХН. 2003. №4.

60. Шмигель В.В., Стерхова Т.Н., Максимова Г.М., Воробьев Д.В., Рыбаков В.Ф. Ленточный электростатический триер для сепарации семян огурца // Картофель и овощи. 2000. № 5.

61. Шмигель В.В., Рой Г.Б., Павлушина Т.И.,ВасильковаТ.М. Экономическая оценка сортировки и предпосевной обработки семян в электростатическом поле. Кострома, 1999.16 с

62. Шмигель В.В., Стерхова Т.Н. Определение технологических параметров ленточного электростатического триера // Научные труды ВИМ. 2003. Т. 148.

63.Шмигель В.В.Выделение семян огурца с повышенным содержанием женских соцветий в электростатическом поле на решете с круглыми отверстиями. Тез.докл. Всесоюзной научн.конф. «Применение низкоэнергетических физических факторов биологии в сельском хозяйстве». Киров. 1989. С 48-49.

64. Шмигель В.Н. О рабочем органе в технологических процессах машины.//Труды ЧИМЭСХ. 1975. Вып.97. С. 17-22.

65. Шмигель В.Н., Стерхова Т.Н. Установка для сортирования семян огурца в электрическом поле на ленточном триере // Труды ИжГСХА. 2003.

Л

66. Шмигель В.Н. К вопросу терминологии некоторых физических свойств семян // Научные труды ЧИМЭСХ. Вып. 69. 1972. С.51-61

67. Шмигель В.Н. Исследование возможности разделения зерновых смесей на решетах при наложении электростатического поля. Дис.канд.техн.наук. Челябинск, 1965. 200 с.

68. Шмигель В.Н. О применении электростатического поля для повышения разделяющей способности решет с круглыми отверстиями// Труды ЧИМЭСХ, 1972. Вып 61. С.24-27.

69. Шаговые двигатели/устройства управления шаговыми двигателями/контроллеры движения Autonics [Электронный ресурс]. М.: Краткий каталог, 2013. 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

70. Якубицкая Т.С., Гришкевич М.Н.,Завадская Н.Н. Огурцы. Минск.: Ураджай, 1974.

71. Devdas Shetty. Mechatronics System Design, Second Edition/ Cengage Learning, 2011.525 c.

72. DVP-S DIDO [Электронный ресурс]. Korea: Operation Manual, 2013. 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

73. Farid Golnaraghi.Automatic Control Systems/Wiley Publishing, 2010. 944 c.

74.G. Nicolas. Biology of seeds Edition/ CABI Publishing, 2003.493 c.

75. Jen-Shih Chang. Handbook of Electrostatic Processes/ Marcel Dekker, Inc, 1995. 780 c.

76.Paul G. Huray. Maxwell's Equations/Wiley Publishing, 2011. 295 c.

77. PETKUS WUTHA. Семяочистительная машина K-547 А.Инструкция по эксплуатации. 48 с

78.Riazollah Firoozian. Servo Motors and Industrial Control Theory/Springer, 2009. 229 c.

79.Petruzella, Frank D. Electric motors and control systems/ McGraw-Hill, 2010. 298 c.

80.Stephen L. Herman. Industrial Motor Control, 6th Edition/ Delmar, Cengage Learning, 2010. 570 c.

81.W.Bolton. Programmable Logic Controllers Edition/ Elsevier, 2009. 398 c.

82.DVP-SX2 Programmable Logic Controllers [Электронный ресурс]. Korea: Operation Manual, 2013. 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

83.WPLSoft [Электронный ресурс]. Korea: User Manual, 2013. 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

84.IZD10-510 SMC [Электронный ресурс]. Japan: User Manual, 2013. 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

85. Linak LA-12 PLC [Электронный ресурс]. Denmark : Product Data Sheet, 2013.

86. Водянников В.Т.Экономическая оценка проектных решений в энергетике АПК. М.:КолосС, 2008. 263 с.

87.Средние цены и индексы цен на промышленные товары и услуги, приобретенные сельскохозяйственными организациями Ярославской области и Росийской Федерации в 2014 году.

88. Ставки страховых взносов в фонды в 2014 году. — 2013 [Электронный ресурс]. Дата обновления: 03.12.2013. — URL: http ://mvf.klerk.ru/spr/spr39 6.htm.

89. Глазырин A.C. Математическое моделирование электромеханических систем. Аналитические методы. Томский политехнический университет, 2009. 216 с.

90. Пятибратов Г.Я., Барыльник Д.В. Моделирование электромеханических систем: Учеб. пособие /Юж.-Рос. гос. политехи, ун-т- Новочеркасск: ЮРГПУ, 2013. 103 с.

91. Калачев Ю.Н. Векторное регулирование (заметки практика). М.: ЭФО, 2013.-63 с.

92. Госпрограмма на 2008-2012 гг. Дата обновления: 01.11.2012. — URL: http://www.mcx.ru/news/news/v7_show/7310.285 .htm.