大豆篩選試驗(yàn)中二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)數(shù)學(xué)模型的建立

大豆篩選試驗(yàn)中二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)數(shù)學(xué)模型的建立

另一方面，選擇大豆作為種子加工的對象，能使種子大小一致，提高種子的去除率和純度，適應(yīng)機(jī)械細(xì)胞育種。采用精選的豆種播種,可保證苗的成熟一致,無三類苗,一般可增產(chǎn)5%～10%;另一方面用于普通大豆生產(chǎn),有利于提高大豆整齊度和質(zhì)量等級,進(jìn)而提高大豆市場競爭力。本研究利用回轉(zhuǎn)帶式分選裝置進(jìn)行分選優(yōu)質(zhì)飽滿大豆與蟲傷大豆的試驗(yàn),為分選試驗(yàn)裝置改進(jìn)奠定基礎(chǔ)。1材料和方法1.1回轉(zhuǎn)帶和組合自行設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)帶大豆精選試驗(yàn)裝置的主要工作部件為一條相對于水平方向具有一定傾角的回轉(zhuǎn)帶和兩個輥軸(圖1)。帶的傾角α大于優(yōu)質(zhì)飽滿大豆與回轉(zhuǎn)帶的摩擦角而小于蟲傷豆的摩擦角。物料自供料斗落入帶面后,優(yōu)質(zhì)大豆從下輥軸處落入集料箱,蟲傷豆被回轉(zhuǎn)帶帶到上輥軸處落下,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)大豆與雜質(zhì)大豆的分選。1.2除雜劑的制備試驗(yàn)用大豆為沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地生產(chǎn)的遼豆-11,對其進(jìn)行了初選,去除了莖稈、沙土、豆瓣等雜質(zhì)。經(jīng)測定其基本物理特性參數(shù)為球度97%,含水率11.93%,百粒重22.07g,優(yōu)質(zhì)飽滿籽粒與棉質(zhì)帆布帶的平均摩擦角4.68°,蟲傷豆與棉質(zhì)帆布帶的平均摩擦角10.63°。1.3試驗(yàn)裝置影響分選質(zhì)量的主要因素有回轉(zhuǎn)帶的水平傾角、回轉(zhuǎn)帶的線速度、供料點(diǎn)的位置、供料量和帶的粗糙度?；剞D(zhuǎn)帶的粗糙度對分選質(zhì)量的影響比較明顯,考慮到在使用過程中一般不經(jīng)常更換,因此采用較為粗糙的棉質(zhì)帆布帶,未將其作為試驗(yàn)因素;供料量取決于生產(chǎn)率和帶寬,應(yīng)能保證大豆籽粒在帶面上均勻分布,根據(jù)試驗(yàn)裝置的實(shí)際情況定為100kg·h-1,將供料點(diǎn)距離回轉(zhuǎn)帶帶面的高度、回轉(zhuǎn)帶水平傾角和回轉(zhuǎn)帶線速度作為試驗(yàn)因素。試驗(yàn)指標(biāo)為上分選率和下分選率。上分選率定義為上輥軸出料口分選出的蟲傷大豆質(zhì)量占試驗(yàn)中總蟲傷大豆質(zhì)量的百分比;下分選率定義為下輥軸出料口分選出的優(yōu)質(zhì)飽滿大豆質(zhì)量占試驗(yàn)中總優(yōu)質(zhì)飽滿大豆質(zhì)量的百分比。當(dāng)兩個試驗(yàn)指標(biāo)均達(dá)到較高值時,為最佳分選效果。2結(jié)果與分析2.1供料斗出口距離回轉(zhuǎn)帶高度變化對試驗(yàn)指標(biāo)的影響圖2是在回轉(zhuǎn)帶線速度V=0.52m·s-1,供料點(diǎn)高度h=110mm條件下,回轉(zhuǎn)帶水平傾角與試驗(yàn)指標(biāo)的變化關(guān)系。隨著角度的增加,上分選率變化趨勢明顯,而下分選率在8°以后變化趨于平坦,在7°附近上分選率和下分選率均達(dá)到較高值。圖3是在回轉(zhuǎn)帶水平傾角α=7°,線速度V=0.52m·s-1,供料斗出口距離回轉(zhuǎn)帶高度變化對試驗(yàn)指標(biāo)影響的關(guān)系。上分選率和下分選率與落料點(diǎn)高度變化曲線近似為拋物線,這是因?yàn)槁淞宵c(diǎn)距離回轉(zhuǎn)帶帶面較低時,大豆籽粒在回轉(zhuǎn)帶上的彈跳機(jī)會和碰撞機(jī)會少,蟲傷大豆籽粒的粗糙面與帶面接觸機(jī)會減少,滾落到下輥軸處落下機(jī)會增加,從而使上分選率降低;落料點(diǎn)距離回轉(zhuǎn)帶帶面較高時,大豆籽粒在回轉(zhuǎn)帶上的彈跳機(jī)會和碰撞機(jī)會增加,但落到帶面上的初速度較大,當(dāng)蟲傷大豆籽粒滾落的速度大于回轉(zhuǎn)帶的線速度時,將在下輥軸處落下,使上分選率降低。從數(shù)值上看,供料斗出口距離回轉(zhuǎn)帶的高度變化對試驗(yàn)指標(biāo)影響并不顯著。圖4是在回轉(zhuǎn)帶水平傾角α=7°,供料點(diǎn)高度h=110mm條件下,回轉(zhuǎn)帶線速度與試驗(yàn)指標(biāo)的變化關(guān)系。隨著回轉(zhuǎn)帶線速度的增加,下分選率下降變化和上分選率上升變化均較顯著,這主要是因?yàn)楫?dāng)回轉(zhuǎn)帶的線速度增加到超過大豆籽粒在帶面上的滾落速度時,許多優(yōu)質(zhì)飽滿的大豆籽粒還未到達(dá)下輥軸處時,被回轉(zhuǎn)帶帶到上輥軸處和蟲傷豆一起分選出。2.2模型建立與顯著性分析由于供料斗出口距離回轉(zhuǎn)帶高度變化對試驗(yàn)指標(biāo)影響并不顯著,二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)時只選取回轉(zhuǎn)帶水平傾角α和回轉(zhuǎn)帶線速度V兩個因素,其取值和編碼如表1所示。共安排13次組合試驗(yàn),對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析,建立了上分選率y1、下分選率y2與試驗(yàn)因素間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型分別為:y1=88.76-9.25863x1+4.092575x2+2.425x1x2-1.04322x2112-2.54322x2222y2=66.36+12.1645x1-5.45293x2-5.025x1x2+3.54114x2112+3.51614x2222進(jìn)行F檢驗(yàn),模型的失擬顯著性水平為α=0.25,回歸方程顯著性水平分別為α=0.05和α=0.025,說明回歸方程與實(shí)際情況擬合得較好。對回歸方程系數(shù)進(jìn)行t檢驗(yàn)可知,回轉(zhuǎn)帶水平傾角和線速度對試驗(yàn)指標(biāo)影響均顯著。從方程中可以看出回轉(zhuǎn)水平傾角是影響試驗(yàn)指標(biāo)的主要因素。3回轉(zhuǎn)帶高度、線速度對試驗(yàn)指標(biāo)的影響帶式摩擦分選大豆的試驗(yàn)結(jié)果表明,回轉(zhuǎn)水平傾角是影響試驗(yàn)指標(biāo)的主要因素,其次為回轉(zhuǎn)帶的線速度,供料斗出口距離回轉(zhuǎn)帶的高度對試驗(yàn)指標(biāo)的影響不顯著?；剞D(zhuǎn)水平傾角在α=6°～8°,回轉(zhuǎn)帶的線速度在V=0.4～0.5m·s-1