CC BY
33
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 3 (31) 2013
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631.361.72
КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ МАШИНЫ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КОРЫ С ПЛОДОВ БАХЧЕВЫХ
А.В. Кузнецов, аспирант Д.В. Сёмин, кандидат технических наук, доцент
Волгоградский государственный аграрный университет
Наиболее сложной операцией первичной переработки бахчевых является удаление коры с плодов, которая в настоящее время выполняется в ручную. С целью решения данной проблемы разработана машина для удаления коры с плодов бахчевых культур и проведены ее испытания, по результатам которых получены оптимальные значения факторов для полноты очистки и потерь съедобной мякоти.
Ключевые слова: фрезерный барабан, удаление коры, бахчевые культуры.
В настоящее время на процесс первичной переработки плодов бахчевых культур на цукаты, в частности такие операции, как резанье на куски, выделение семян, удаление коры, резание на куски правильной формы приходится около 80 % ручного труда. При этом необходимо отметить, что наиболее механизированная операция - это выделение семян. Остальные вышеперечисленные операции не механизированы.
Для решения данной проблемы в Волгоградском ГАУ сотрудниками лаборатории «Механизация бахчеводства» разработано устройство для удаления коры с плодов бахчевых культур (рисунок 1), в основу работы которой положен механический способ удаления коры с использованием фрезерного барабана [1].
Машина для удаления коры с плодов бахчевых культур (рисунок 1) содержит раму 1, установленные на ней питающий лоток 2, опорный валец 3, игольчатый валец 4, фрезерный барабан 5, прижимной валец 6, транспортер очищенных кусков 7 и транспортер отделенной коры 8.
Поверхности опорного 3 и прижимного 6 вальцов выполнены обрезиненными. Поверхность игольчатого вальца 4 - обрезиненной и игольчатой.
Рисунок 1 - Общее устройство и технологический процесс машины для удаления коры
с поверхности плодов бахчевых культур:
1 - рама; 2 - лоток питающий; 3 - валец опорный; 4 - валец игольчатый; 5 - барабан фрезерный; 6 - валец прижимной; 7 - транспортер очищенных кусков; 8 - транспортер отделенной коры; 9 - параллелограмный механизм; 10 - держатель;
11 - колесо копирующее; 12 - кусок плода; 13 - кора Фрезерный барабан 5 установлен на раме машины с помощью держателя 10 и четырёхзвённого параллелограмного механизма 9 с регулируемым копирующим колесом 11, который позволяет сохранять постоянный угол резания при копировании поверхности куска. Оси вращения опорного вальца 3, игольчатого вальца 4, фрезерного барабана 5, прижимного вальца 6 и регулируемого копирующего колеса 11 выполнены параллельными.
Рисунок 2 - Опытный образец машины для удаления коры с плодов бахчевых культур: 1 - рама; 2 - лоток питающий; 3 - валец опорный; 4 - прижимной валец;
5 - фрезерный барабан; 6 - параллелограмный механизм; 7 - мотор; 8 - держатель;
9 - ременная передача; 10 - мотор-редуктор
С целью определения основных кинематических и конструктивных параметров, был изготовлен опытный образец машины для удаления коры с плодов бахчевых культур (рисунок 2).
В конструкции этой машины предусмотрена возможность изменения ряда параметров. В частности для изменения окружной скорости и фрезерного барабана 5
нами производилась замена шкивов в ременной передаче привода фрезы. Для изменения кинематического параметра X мы переустанавливали шкивы в ременной передаче 8. При регулировке угла у установки ножей на фрезерном барабане мы пользовались регулировочными винтами. Настройка машины на необходимый режим работы осуществлялась в соответствии с принятой методикой проведения эксперимента.
Для исследования области оптимума был реализован план Рехтшафнера для 3-х факторного эксперимента.
На основании полученных экспериментальных данных на ПЭВМ были рассчитаны коэффициенты регрессии. Значимость этих коэффициентов оценивалась по критерию Стьюдента. Все коэффициенты оказались значимыми. В результате расчётов были получены уравнения регрессии в кодированном виде для плодов арбуза сорта Дисхим:
а) по полноте очистки от коры
уа0 = 92,42 +10,73*! + 7,65*2 + 0,2*3 + 0,98**2 +1,6**3 + 0,88**3
-10,55*1 " 7,87*2 - 9,5*3
, и = 2,89 + 0,38* + 3,35* + 0,28* + 0,43** + 0,65** + 0,63**3
б) по потерям съедобной мякоти
у;
+ 4,63* 2 + 3,35*2 + 2,33* I Адекватность полученных математических моделей проверялась по критерию Фишера. Получено, что во всех случаях исследования очистки плодов Ер < Гтаб
(здесь ¥таб = 2,6 - табличное значение критерия Фишера при уровне значимости 5 %).
Таким образом, математическая модель адекватна результатам эксперимента.
По полученным уравнениям нами были построены объемные поверхности отклика (рисунок 3).
Рисунок 3 - Объемные поверхности откликов для изучения влияния факторов на полноту очистки и потери съедобной мякоти:
в
а) x и ПРИ X = 0,08 по полноте очистки и x3 = 0,01 по потерям съедобной мякоти;
б) x и X при x = 0,52 по полноте очистки и x2 = —0,5 по потерям съедобной мякоти;;
в) x2 и x при x = 0,54 по полноте очистки и x = —0,02 по потерям съедобной мякоти
Проанализировав данные поверхности, мы получили координаты центров оптимальных значений точек по двум критериям оптимизации. В частности полнота очистки составила Yoa = 97,3% при X = 0,54; Х2 = 0,52; Х3 = 0,08; потери съедобной мякоти Yan = 2,06% при X = —0,02; X = —0,5; X = 0,01.
После раскодирования натуральные значения факторов по первому критерию оптимизации равны: угол установки ножа у = 65°, окружная скорость лезвия барабана °окр = 115 м/с, значение кинематического параметра - Я = 6,15.
Компромиссную задачу решили графическим методом наложения поверхностей откликов с учетом двух критериев оптимизации, которые, согласно техническим условиям, должны быть Yca > 95%, а Y^ < 5% [2]. Задавшись данными требованиями, получили оптимальные значения факторов в кодированном виде, которые попадают в интервал X = 0,06.....0,27; X = —0,01.....0,15 ; X =—0,3......0,25 . Раскодировав, мы получаем натуральные интервалы факторов: угол установки ножа у = 60°.....65°, окружная
скорость лезвия барабана v = 110.....115 м/с, значение кинематического параметра
Я = 5,5.....6,5
Полученные решения компромиссной задачи позволяют более точно осуществлять настройку машины в зависимости от индивидуальных свойств каждой отдельно взятой партии плодов [3].
Библиографический список
1. Машина для удаления коры с плодов бахчевых культур [Текст] : пат. №2389417 Российская Федерация, МПК А 23N 15/00 / М.Н. Шапров, Д.В. Сёмин, А.В. Кузнецов. - опубл. 20. 05. 2010, Бюл. № 14. - 8 с.
2. Формирование технологического потока при переработке плодов бахчевых культур [Текст]/ М.Н. Шапров, Д.В. Сёмин, М.А. Садовников, А.В. Кузнецов // Известия Нижневолжского агроинженерного комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2010. -№ 1 (17). - С. 140-146.
3. Шапров, М.Н. Устройство для удаления коры с плодов бахчевых культур [Текст] / М.Н. Шапров, А.В. Кузнецов // Материалы IV Международной научно-практической конференции молодых исследователей /ВГСХА. - Волгоград, 2010. - Часть 1. - С. 183-184.
E-mail: [email protected]
