Технологические линии для загрузки листьев табака

При производстве табачного сырья самым трудоемким процессом является уборка и подготовка листьев к сушке, как естественным, так и искусственным способом. При ручной уборке листья с поля транспортируются в накопителях из мягкой тары или в контейнерах, которые затем подвергаются специальной подготовке перед сушкой (раскладке, томлению, полистной ориентации для закрепления на основу). Затраты трудовых ресурсов при этом большие [1]. За рубежом механизированы процессы уборки и подготовки листьев к сушке искусственным способом в крупногабаритных контейнерах.

В отечественном табаководстве были разработки уборочной техники, но вопросы технологии и механизации процесса подготовки листьев механизированной уборки к искусственной сушке в контейнерах, снижающие затраты труда, не разработаны. Загрузка листьев табака в контейнеры при подготовке их к сушке искусственным способом до настоящего времени производится вручную.

Во ВНИИ табака, махорки и табачных изделий создана Технологическая линия для подготовки листьев табака к сушке, предназначенная для снижения затрат труда при закреплении листьев табака на шнур [2]. табак сушка контейнер лист Целью исследований являлось снижение затрат труда при подготовке листьев табака к сушке искусственным способом путем модернизации Технологической линии для подготовки листьев табака к сушке и использование ее для загрузки листьев табака в контейнеры.

Для механизации процесса загрузки разработан рабочий орган для укладки листьев табака в контейнеры, который введен в состав технологической линии.

В задачу исследований входило оптимизировать технологические параметры рабочего органа для укладки листьев табака в контейнер в соответствии с исходной производительностью линии, установить границы эффективных значений производительности и технологических параметров рабочего органа.

При пуске линии табак с подающего транспортера 1 попадает через загрузочное окно в барабан расщипки 2, где происходит его очистка от примесей через отверстия 3, полистное разделение табачной массы путем ее подъема лопастями барабана и сбрасывания вниз. При ударе пачки листьев испытывают сдвиговые нагрузки и разделяются полистно. Листья попадают на выносной транспортер 4, затем на систему растягивающих транспортеров 5. С транспортеров листья попадают в загрузочную шахту прорезателя 6, в зазор между дисковыми ножами и проходят через них Прорезанные листья попадают в зазор между лентами правого 3 и левого 4 транспортеров рабочего органа для укладки листьев табака в контейнеры. За счет колебательного движения транспортеров «вправо — влево» листья табака укладываются в контейнер послойно с чередованием черешковой и верхушечной зон листьев, что способствует лучшим условиям сушки. Перемещение листьев лентами транспортеров с ускорением, естественным образом способствует уплотнению насыпной массы в контейнере.

Для установления влияния сорта табака, перерабатываемого на линии, проведены исследования по изучению массовых характеристик свежеубранных листьев табака одной ломки, трех различных сортов, районированных в Краснодарском крае: Юбилейный (сидячелистная форма) и Трапезонд 15, Вирджиния 202 (черешковые листья).

Статистическая обработка результатов исследований показала, что коэффициент вариации находится в пределах 22…25%.

С целью оценки существенности разности между объемами выборок масс листьев различных сортов проведен дисперсионный анализ.

Проведенный дисперсионный анализ дает основание утверждать, что на 5%-ном уровне значимости существенной разницы между массами листьев различных сортов табака не существует, в дальнейшем экспериментальные исследования достаточно проводить на одном из сортов.

Поисковыми опытами установлены основные факторы, влияющие на технологический процесс укладки листьев табака в контейнер: скорость ленты транспортеров V (Х₁); число двойных ходов транспортеров n (Х₂).

Оптимизацию параметров рабочего органа для укладки листьев табака в контейнеры проводили на основе анализа уравнения регрессии первого порядка, полученного при реализации двухфакторного эксперимента.

В качестве критерия оптимизации (Y) приняли неравномерность раскладки листьев (%).

Исследования проводили на сорте табака Юбилейный.

После реализации опытов и обработки их результатов, получена математическая модель технологического процесса в виде уравнения поверхности отклика в кодированных значениях факторов в зависимости от скорости ленты транспортера V и числа двойных ходов транспортеров n:

У=17,4394+2,8934Х₁+3,61 958Х₂-11,6571 Х₁Х₂

Коэффициенты уравнения (1) показывают, что наибольшее влияние на параметр оптимизации из линейных членов оказывает частота колебаний кривошипно-шатунного привода (Х₂), а наименьшее — скорость ленты транспортера (Х₁).

Для определения оптимальных значений факторов Х₁ и Х₂ был применен графический метод. Для этого были построены двухмерные поверхности путем подстановки фиксированных значений факторов Х₁ и Х₂.

Путём достижения наибольшей равномерности распределения листьев по ширине контейнера является применение следующих оптимальных режимов: скорость ленты транспортеров V=2,8 м/с; число двойных ходов транспортеров n=19 кол/мин.

Проведены исследования по определению влияния производительности линии на неравномерность укладки листьев табака в контейнеры.

Расчет неравномерности раскладки листьев табака в контейнере при различной производительности W, проводили следующим образом:

• — определяли среднее значение массы листьев m_i по ширине контейнера с шагом В = 200мм:
• — определяли отклонение массы листьев Дm_i в i-ой полосе от среднего значения массы листьев :
• — определяли среднеарифметическое отклонение:
• — определяли неравномерность раскладки листьев табака в контейнере:

Исследовали три режима производительности линии: W₁ = 133,1 кг/ч; W₂ = 263,4кг/ч и W₃ = 553,8 кг/ч.

Результаты исследований в виде графика зависимости неравномерности раскладки листьев табака в контейнере от производительности линии W представлены на рисунке 4 и виде уравнения регрессии.

y = 0,0003x² — 0,2227x + 50,557.

Установлено, что вначале с повышением производительности с W₁ = 133,1 кг/ч до W₂ = 263,4кг/ч неравномерность раскладки снижается от = 27% до = 15,7%. Дальнейшее повышение производительности линии от W₂ = 263,4кг/ч до W₃ = 553,8 кг/ч приводит к увеличению неравномерность раскладки от = 15,7% до = 32,6%.

Согласно проведенному многофакторному эксперименту, были определены оптимальные параметры работы укладчика (частота колебаний кривошипно-шатунного привода — 19 кол. /мин, скорость ленты транспортера — 2,8 м/с), обеспечивающие наибольшую равномерность распределения по ширине контейнера и отвечающие производительности линии.

На выявленном эффективном режиме провели испытания технологической линии по загрузке двух контейнеров на сорте Юбилейный.

Провели испытания по сушке листьев контейнерах 1,2, контрольным образцом служил табак, нанизанный на игольчатую кассету и уложенный в контейнер3 вручную с ориентированной укладкой листьев.

Выход высших товарных сортов в экспериментальных образцах (контейнер 1,2) составил 84−89%. Выход высших товарных сортов в контрольном образце (контейнер 3) — составил 52%, а в контрольном образце (кассета) — 86%.

Механизированная укладка листьев табака в контейнер позволила получить товарное сырье необходимого качества. В сравнении с контрольным образцом (контейнер 3) процент выхода высших товарных сортов больше в 1,7 раза.

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

• — изучены массовые характеристики свежеубранных листьев табака трех различных сортов. Проведенный дисперсионный анализ дает основание утверждать, что на 5%-ном уровне значимости существенной разницы между массами листьев различных сортов табака не существует. На линии можно производить укладку различных сортов табака, дальнейшие экспериментальные исследования достаточно проводить на одном из сортов.
• — выявлены регулируемыми параметры, обеспечивающие заданную производительность и отвечающие конструктивным особенностям линии: скорость движения лент транспортеров и число их двойных ходов
• — экспериментальным путем получены оптимальные режимы работы линии (скорость ленты транспортеров V=2,8 м/с, число двойных ходов транспортеров n=19 кол/мин), обеспечивающие наибольшую равномерность распределения листьев по ширине контейнера.
• — получена математическая модель в виде уравнения регрессии первого порядка и построен график влияния настраиваемых параметров на равномерность распределения листьев по ширине контейнера.
• — определено, что при уровне производительности линии W₂ = 263,4кг/ч неравномерность раскладки листьев в контейнере — минимальна.
• — проведены лабораторные испытания технологической линии по раскладке листьев в контейнеры с последующей сушкой листьев. Проведена товарная оценка качества высушенного сырья. Установлено, что процент выхода высших товарных сортов в сравнении с контролем больше в 1,7 раза.

• 1. Саломатин, В. А. Инновационные машинные технологии в производстве табака/ В. А. Саломатин, Е. И. Виневский //Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 2012. — № 4. — С. 7−9.
• 2. Виневский Е. И. Технологическая линия для подготовки листьев табака к сушке / Виневский Е. И., А. В. Огняник // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 2009. — № 7. — С. 9−10.
• 3. Ульянченко Е. Е. Трубилин Е. И. Устройство для укладки листьев табака в контейнер. ФГБНУ «Всероссийский научноисследовательский институт табака, махорки и табачных изделий», ФГБОУ ВПО Кубанский ГАУ./ Научное обеспечение агропромышленного комплекса: сб. ст. по материалам IX Всерос. конф. молодых ученых, посвящ. 75 — летию В. М. Шевцова / отв. за вып. А. Г. Кощаев. — Краснодар: КубГАУ, 2016. -2 с.