Определение рабочих параметров для пневматического сепаратора семян

Бахчевые культуры занимают стратегически важное место в растениеводстве, где отбор высококачественных семян является ключевым фактором повышения урожайности и качества плодов. Основной проблемой при подготовке семян тыквы и других бахчевых культур является их плоская форма, обуславливающая сильную зависимость аэродинамического сопротивления от ориентации относительно воздушного потока и существенно осложняющая эффективную сепарацию традиционными методами. Для решения этой задачи на кафедре сельскохозяйственных машин Луганского ГАУ разработаны новые конструкции пневматических сепараторов (включая лабораторный образец и опытный образец ССБ-0,1), обеспечивающие стабильную ориентацию семян на рабочей поверхности и равномерное воздействие воздушного потока. Целью данного исследования стало определение оптимальных рабочих параметров процесса для пневматической сепарации семян тыквы на лабораторном образце сепаратора с учетом взаимодействия ключевых факторов. Для достижения цели был спланирован и проведен многофакторный эксперимент, в котором варьировались три параметра: частота вращения барабана (x1, об/с), разрежение в воздушных камерах (x2, Па) и угол наклона барабана (x3, градусы). Обработка экспериментальных данных (масса тысячи семян целевой посевной фракции) осуществлялась с использованием программных пакетов PlanExp B-D13 и Python, что позволило построить адекватную математическую модель процесса и провести его оптимизацию. В результате регрессионного анализа установлены следующие оптимальные параметры, обеспечивающие максимизацию качества сепарации: частота вращения барабана – 0,418 об/с; разрежение в отверстиях рабочей поверхности – 270.24 Па; угол наклона барабана – 8,714°. Применение данных параметров позволяет существенно оптимизировать процесс сепарации и сократить время настройки оборудования перед началом работы. Для промышленного образца ССБ-0,1 рекомендовано проведение аналогичного исследования. Cucurbit crops have a strategically important position in plant growing, where the selection of high-quality seeds is a key factor to increase yield capacity and fruit quality. The primary challenge in preparing pumpkin and other cucurbit crop seeds is their flat shape, which causes a strong dependence of aerodynamic drag on orientation with regard to the airflow and significantly complicates efficient seed separation by traditional methods. To address this problem, the Department of Agricultural Machinery at Lugansk State Agrarian University has developed new designs of pneumatic separators (including a laboratory prototype and the experimental model SSB-0.1), ensuring stable seed orientation on the working surface and uniform exposure to the air stream. The aim of this study was to determine the optimal operating parameters for the pneumatic separation process of pumpkin seeds using the laboratory separator prototype, accounting for the interaction of key factors. To achieve the goal, a multifactorial experiment was planned and conducted, varying three parameters: drum rotational rate (x1, rps), suction pressure in the air chambers (x2‚ Pa), and drum tilt angle (x3, degrees). Processing of the experimental data (thousand-seed weight of the target sowing fraction) was performed using the software packages PlanExp B-D13 and Python, enabling the construction of a relevant mathematical model of the process and its optimization. Regression analysis allowed identifying the following optimal parameters maximizing separation quality: drum rotational rate – 0.418 rps; suction pressure in the working surface holes – 270.24 Pa; drum tilt angle – 8.714°. Applying these parameters helps to optimize significantly the separation process and reduces equipment setup time before the start of the operation. For the industrial prototype SSB-0.1, conducting a similar study is recommended.