MINISTERUL EDUCA IEI NA IONALE UNIVERSITATEA “Vasile Alecsandri” din BAC U

FACULTATEA DE INGINERIE

Ing. Ovidiu BONTA

REZUMAT LA TEZA DE DOCTORAT

Posibilit i de optimizare a procesului de cur ire

i sortare a produselor agricole vegetale granulometrice dup l ime i grosime

CONDUC TOR TIIN IFIC, Prof. univ. dr. ing. Valentin NEDEFF

BAC U 2013

FACULTATEA de INGINERIE

MINISTERUL EDUCATIEI NATIONALE

UNIVERSITATEA "VASILE ALECSANDRI" din BACAu

FACULTATEA DE INGINERIEJ!, ~ I Calea Mara§e§ti, Nr. 157, Bacau, 600115, Tel.lFax +40 234580170. h . "" //.o':;~13 http://inginerie.ub.ro,decaning@ub.ro

Va facem cunoscut ca In ziua de 26 iulie 2013, ora 1100, In Aula Universitatii"Vasile Alecsandri" din Bacau, corp D, a Facultatii de Inginerie, va avea locsustinerea publica a tezei de doctorat cu titlul: ,,POS1B1L1TA-T1DE OPT1MlZARE APROCESULU1 DE CURAT1RE S1 SORTARE A PRODUSELOR AGRICOLEVEGETALE GRANULOMETRICE DUPA LAT1ME S1 GROS1ME", elaborata dedorrmul inginer Bontas Ovidiu, In vederea conferirii titlului stiintific de doctor.

Va trim item rezumatul tezei de doctorat cu rugarnintea de a ne comunica, Inscris, aprecierile dumneavoastra.

Cu aceasta ocazie va invitam sa participati la sustinerea publica a tezei dedoctorat.

Decan,

__,7__0VSZKY

ROMANIAMINISTERUL EDUCATIEI NATIONALE

UNNERSITATEA"V ASILE ALECSANDRl" DIN BACAuCalea Marasesti, ill. 157, Bacau, 600115

Tel. ++40-234-542411, teLl fax ++40-234-545753www.ub.ro; e-mail: rector(Ci{ub.ro

RECTORATULDECIZIE

Nr. 330din 27.06.2013

Privind numirea Cornisiei pentru sustinerea publica a tezei de doctorat elaboratade doctorandul ing. Ovidiu St. Bontas, domeniul Inginerie mecanica.

In temeiul Ordinului M.E.C.T.S. ill. 3494/09.03.2012, privind confirmarea RectoruluiUniversitatii "Vasile Alecsandri" din Bacau;

In baza prevederilor Regulamentului de organizare si desfasurare a studiilor universitare dedoctoratR-13-01 E3RO, ill. 192/08.01.2013;

Avand In vedere referatul ill. 9533119.06.2013, aprobat in sedinta Senatului din data de 27 iunie2013.

RECTORULUNIVERSITATII "VASILE ALEC SA DRI" DIN BACAu

DECIDE:

Art. 1. Se numeste Comisia pentru sustinerea publica a tezei de doctorat cu titlul "Posibilita!ide optimizare a procesului de curatire si sortare a produselor agricole vegetale granulometrice dupalatime si grosime", elaborata de doctorandul ing. Ovidiu St. Bontas, domeniul Inginerie mecanica, inurmatoarea componenta:

Presedinte: Profuniv.dr.ing. Carol SCHNAKOVSZKY - Universitatea"Vasile Alecsandri" din Bacau, Romania;

Membri:Conducdtor stiintific: Profuniv.dr.ing. Valentin NEDEFF - Universitatea "Vasile

Alecsandri" din Bacau, Romania; ..Pro funiv. dr.ing. Gigel PARASCHIV - Universitatea Politehnicadin Bucuresti;Profuniv.dr. Maricel AGOP - Universitatea Tehnica "Gh.Asachi" din Iasi, Romania;Profuniv.dr.ing. Gabriel-Octavian LAZAR - Universitatea"Vasile Alecsandri" din Bacau, Romania.

Membri:

Art. 2. Prezenta decizie va fi adusa la cunostinta membrilor comisiei de catre conducatorulstiintific de la Universitatea "Vasile Alecsandri" din Bacau, Romania.

F 18. 07/Ed. 01

MUL UMIRI

Elaborarea i fundamentarea tiintific a unei teze de doctorat este posibil numai atunci când candidatul beneficiaz de o îndrumare tiin ific de calitate, realizat cu profesionalism i dedica ie pentru a crea condi iile adecvate i necesare desf ur rii unei activit i de cercetare specifice temei abordate.

Adresez întreaga mea recuno tin i cele mai calde mul umiri conduc torului tiin ific, domnului prof. univ. dr. ing. Valentin Nedeff, pentru îndrumarea deosebit de

meticuloas , consultan a tiin ific , observa iile critice extrem de pre ioase i pentru modul în care a condus întreaga mea activitate de cercetare tiin ific pe tot parcursul realiz rii acestei lucr ri.

Mul umesc distin ilor referen i din componen a Comisiei, prezidate cu onoare de domnul prof. univ. dr. ing. Carol SCHNAKOVSZKY, Decan al Facult ii de Inginerie din cadrul Universit ii „Vasile Alecsandri” din Bac u: domnului Secretar de Stat în Ministerul Educa iei Na ionale prof. univ. dr. ing. Gigel PARASCHIV – Universitatea Politehnic din Bucure ti, domnului prof. univ. dr. Maricel AGOP de la Universitatea Tehnic „Gh. Asachi” din Ia i i domnului prof. univ. dr. ing. Gabriel-Octavian LAZ R de la Universitatea „Vasile Alecsandri” din Bac u.

Doresc s adresez mul umirile cuvenite colectivului Departamentului de Ingineria Mediului i Inginerie Mecanic din cadrul Universit ii „Vasile Alecsandri” din Bac u, pentru c m-au sprijinit i încurajat pe parcursul acestor ani de c ut ri tiin ifice, în special domnului ef lucr. dr. ing. Emilian Florin MO NEGU U.

Totodat , in s mul umesc conducerii Universit ii „George Bacovia” din Bac u, pentru în elegerea de care a dat dovad pe tot parcursul elabor rii lucr rii.

În mod categoric, finalizarea tezei de doctorat nu ar fi fost posibil f ajutorul i sprijinul familiei c reia îi mul umesc pentru în elegere i sprijin moral.

Ing. Ovidiu Bonta

5

CUPRINS

CAPITOLUL 1. IMPORTAN A PROCESULUI DE CUR IRE I SORTARE PENTRU PRODUSELE AGRICOLE VEGETALE GRANULOMETRICE ............................................................................................ 9/9

1.1. Procesul de cur ire i sortare ....................................................................... 9/9 1.1.1. Condi ionarea produselor agricole ......................................................... 9/9 1.1.2. Cur irea i sortarea produselor agricole ................................................ 10

1.2. Opera iile de cur ire i sortare a produselor agricole granulometrice ............ 10 1.2.1. Cur irea produselor agricole granulometrice ......................................... 10 1.2.2. Sortarea produselor agricole granulometrice .......................................... 11

Concluzii................................................................................................................. 11 CAPITOLUL 2. PRODUSE AGRICOLE VEGETALE GRANULOMETRICE SUPUSE PROCESULUI DE CUR IRE I SORTARE ................................. 12/10

2.1. Amestecuri eterogene ............................................................................... 12/10 2.2. Clasificarea produselor agricole supuse cur irii i sort rii ............................ 15 2.3. Aspecte privind produsele agricole granulometrice supuse cur irii i sort rii .............................................................................................. 16/11

2.3.1. Propriet ile fizico-mecanice ale produselor agricole granulometrice supuse separ rii mecanice .......................................................................................... 16/11

2.3.1.1. Umiditatea particulelor .................................................................. 17/11 2.3.1.2. Forma i dimensiunile particulelor................................................. 23/11 2.3.1.3. Starea suprafe ei particulelor ......................................................... 26/12 2.3.1.4. Capacitatea de curgere ................................................................... 27/12 2.3.1.5. Puritatea fizic a particulelor ......................................................... 30/12 2.3.1.6. Porozitatea particulelor .................................................................. 34/12 2.3.1.7. Culoarea i luciul particulelor ........................................................ 36/13 2.3.1.8. Autosortarea particulelor ............................................................... 37/13

2.3.2. Propriet ile tehnologice al produselor agricole granulometrice supuse separ rii mecanice .......................................................................................... 37/13

2.3.2.1. Masa hectolitric (MH) ................................................................. 37/13 2.3.2.2. Masa relativ sau masa a o mie de boabe (MMB) .......................... 39/13 2.3.2.3. Masa absolut a 1000 particule (boabe) ......................................... 40/13 2.3.2.4. Masa specific sau densitatea particulelor...................................... 40/14

2.3.3. Calitatea produselor agricole granulometrice ........................................ 41/14 Concluzii................................................................................................................. 42

CAPITOLUL 3. STADIUL ACTUAL AL REALIZ RILOR I CERCET RILOR PRIVIND CUR IREA I SORTAREA PRODUSELOR AGRICOLE VEGETALE GRANULOMETRICE ............................................ 43/14

3.1. Scurt istoric................................................................................................... 43 3.2. Divizibilitatea amestecurilor eterogene de particule ................................. 44/14

3.2.1. Analiza granulometric a particulelor unui amestec eterogen polidispers ... 44 3.2.2. Divizibilitatea amestecurilor eterogene ................................................. 48/15

3.3. Sortarea amestecurilor de particule agricole vegetale granulometrice pe baza diferen ei de m rime a acestora pe site ............................................................... 54/16

6

3.3.1. Clasificare i principiul de func ionare....................................................... 54 3.3.2. Aparate pentru cur ire i sortare prin cernere ............................................ 54 3.3.3. Site i ciururi din tabl perforat ................................................................ 55 3.3.4. Site i ciururi din împletituri ...................................................................... 57

3.3.4.1. Împletituri din sârm .......................................................................... 57 3.3.5. Tipuri constructive de site pentru separarea amestecului de particule granulometrice dup dimensiuni ..................................................................... 59/17 3.3.6. Procesul de sortare pe site..................................................................... 62/18

3.4. Factorii care influen eaz procesul de separare pe site .............................. 63/20 Concluzii................................................................................................................. 77

CAPITOLUL 4. BAZELE TEORETICE ALE PROCESULUI DE LUCRU AL SITELOR OSCILANTE ...................................................................................... 79/23

4.1. Studiul mi rii unei particulei pe o sit plan cu oscila ii longitudinale ........... 79 4.1.1. Studiul mi rii unei particulei care coboar pe o sit plan cu oscila ii longitudinale .................................................................................................. 80/23 4.1.2. Studiul mi rii unei particulei care urc pe o sit plan cu oscila ii longitudinale .................................................................................................. 84/24

4.2. Parametrii saltului particulei granulometrice pe o sit plan oscilant ............... 88 4.3. Limitele domeniului de func ionare cu desprinderea materialului de sit ........... 93 Concluzii................................................................................................................. 94

CAPITOLUL 5. CONTRIBU II TEORETICE PRIVIND STUDIUL PROCESULUI DE SORTARE A PRODUSELOR AGRICOLE VEGETALE GRANULOMETRICE ........................................................................................ 96/25

5.1. Obiectivele cercet rii teoretice ................................................................. 96/25 5.2. Studiul mi rii de coborâre a unei particule solide pe o suprafa plan oscilant ......................................................................................................... 96/26 5.2.1. Diagrama for elor în cazul în care particula coboar pe suprafa a plan oscilant ......................................................................................................... 96/26 5.2.2. Determinarea indicilor cinematici în cazul în care particula coboar pe suprafa a plan oscilant ............................................................................... 102/27 5.3. Studiul mi rii de urcare a unei particule solide pe o suprafa plan oscilant ..................................................................................................................... 104/28 5.3.1. Diagrama for elor în cazul în care particula urc pe suprafa a plan oscilant ..................................................................................................................... 104/28 5.3.2. Determinarea indicilor cinematici în cazul în care particula urc pe suprafa a plan oscilant .............................................................................................. 110/29

Concluzii............................................................................................................... 112 CAPITOLUL 6. PROIECTAREA I REALIZAREA BAZEI TEHNICE DE CERCETARE A PROCESULUI DE CUR IRE I SORTARE A PRODUSELOR AGRICOLE VEGETALE GRANULOMETRICE .............. 113/30

6.1. Prezentarea standului de laborator ............................................................. 113/30 6.2. Prezentarea aparatelor de m sur .................................................................... 116

6.2.1. Aparate pentru determinarea caracteristicilor particulelor ........................ 117 6.2.2. Echipamente utilizate pentru determinarea parametrilor de func ionare a standului............................................................................................................ 118

7

6.3. Echipamente utilizate pentru urm rirea comportamentului particulelor granulometrice pe o suprafa plan oscilant ................................................... 120/30 6.4. Softuri utilizate pentru determinarea comportamentului particulei solide granulometrice ................................................................................................. 122/32 6.5. Descrierea metodei de achizi ie de date cu ajutorul soft-ului SynthEyes......... 122 6.6. Modul de utilizare a soft-ului Mathcad ........................................................... 123 6.7. Modul de utilizare a soft-ului OriginLab ......................................................... 123 Concluzii............................................................................................................... 124

CAPITOLUL 7. STABILIREA METODICII DE CERCETARE A PROCESULUI DE SEPARARE A PRODUSELOR AGRICOLE VEGETALE GRANULOMETRICE ...................................................................................... 125/32

7.1. Stabilirea condi iilor de lucru.......................................................................... 125 7.2. Stabilirea m rimilor ........................................................................................ 125 7.3. Preg tirea probelor ......................................................................................... 126 7.4. Metodologia de lucru pentru prelucrarea datelor experimentale ................. 126/32 Concluzii............................................................................................................... 132

CAPITOLUL 8. REZULTATE EXPERIMENTALE OB INUTE ............... 134/35

8.1. Determin ri experimentale ale caracteristicilor particulelor solide supuse procesului de cur ire i sortare pe suprafe e plane oscilante ............................. 134/35 8.2. Determin ri experimentale pentru particulele agricole vegetale granulometrice supuse procesului de cur ire i sortare pe suprafe e plane oscilante ................. 139/37

8.2.1. Determin ri experimentale pentru particulele de fasole cu bob mare (Phaseolus vulgaris) ..................................................................................... 139/37 8.2.2. Determin ri experimentale pentru particulele din specia bob (Vicia faba) 151 8.2.3. Determin ri experimentale pentru particulele din specia fasole cu bob mic (Phaseolus vulgaris L.) ...................................................................................... 155 8.2.4. Determin ri experimentale pentru particulele de soia (Glycine max) ........ 159 8.2.5. Determin ri experimentale pentru particula experimental sub form de cub ........................................................................ 163

Concluzii............................................................................................................... 167 CAPITOLUL 9. ELABORAREA MODELULUI MATEMATIC ................ 171/48

9.1. Elaborarea modelului matematic pentru suma proiec iilor traiectoriei particulelor studiate............................................................................................................. 171/48 9.2. Elaborarea modelului matematic pentru distan a real parcurs de particulele studiate............................................................................................................. 172/48 9.3. Elaborarea modelului matematic pentru timpul necesar de parcurgere a distan ei stabilite de particulele studiate .......................................................................... 173/49 9.4. Elaborarea modelului matematic pentru viteza medie cu care parcurg distan a de referin particulele studiate ............................................................................. 174/49

9.4.1. Elaborarea modelului matematic pentru viteza medie cu care parcurg distan a de referin particula din specia fasole cu bob mic ........................... 174/49 9.4.2. Elaborarea modelului matematic pentru viteza medie cu care parcurge distan a de referin particula experimental sub form de cub ..................... 175/50 9.4.3. Elaborarea modelului matematic pentru viteza medie cu care parcurge distan a de referin particula din specia de soia ........................................... 176/50

8

9.4.4. Elaborarea modelului matematic pentru viteza medie cu care parcurge distan a de referin particula din specia bob ................................................ 177/51 9.4.5. Elaborarea modelului matematic pentru viteza medie cu care parcurg distan a de referin particula din specia fasole cu bob mare ......................... 178/51

9.4. Verificarea modelului matematic .................................................................... 179 Concluzii............................................................................................................... 185

CAPITOLUL 10. CONCLUZII GENERALE .................................................. 186/52

A. Cu privire la oportunitatea temei.................................................................. 186/52 B. Cu privire la fundamentarea teoretic a procesului de cur ire i sortare a produselor agricole vegetale granulometrice ..................................................... 187/53 C. Cu privire la verificarea experimental a teoriei abordate ............................. 187/53 D. Cu privire la caracterul original al lucr rii ................................................... 188/54 E. Cu privire la c ile de dezvoltare ulterioar a cercet rii ................................. 188/54 F. Valorificarea cercet rilor realizate ................................................................ 189/55

BIBLIOGRAFIE ............................................................................................... 191/57

Not : Numerotarea capitolelor, figurilor, rela iilor matematice, tabelelor, precum i a referin ele bibliografice utilizate în rezumatul lucr rii sunt cele corespunz toare tezei de doctorat.

9

Capitolul 1

IMPORTAN A PROCESULUI DE CUR IRE I SORTARE PENTRU PRODUSELE AGRICOLE

VEGETALE GRANULOMETRICE

Produselor agricole, în general, sunt preg tite pentru a fi folosite în industria alimentar , pentru a fi p strate în condi ii optime sau pentru a fi distribuite beneficiarilor. Procesul de prelucrarea a acestora cuprinde o serie de opera ii executate conform unor anumite tehnologii.

Dup recoltare, transformarea amestecurilor ob inute în produse care pot fi u or strate sau folosite ca materii prime se realizeaz printr-o serie de opera ii, într-o

ordine bine stabilit , care nu trebuie s afecteze forma i calitatea produsului de baz . Masa produselor agricole vegetale (semin e, legume, fructe etc.) con ine i o

serie de impurit i precum: resturi vegetale (semin e de buruieni, frunze, boabe sparte, boabe gola e etc.) i resturi minerale (pietri , praf etc.). Cur irea produselor agricole vegetale de impurit i este necesar deoarece [8, 9, 77]:

se înr ut esc condi iile de depozitare i p strare; cre te volumul de transport i depozitare; scade calitatea produselor ob inute prin prelucrare.

Procesul de cur ire i sortare se aplic nu numai asupra produselor ob inute din

agricultur ci i asupra celor rezultate în urma opera iilor de m run ire, de granulare sau de brichetare, unde rezult particule cu forme i dimensiuni neuniforme [9, 15, 16].

Produsele sub form granulometric sau pulverulent provenite din agricultur i din industria alimentar se deosebesc de alte particule provenite din alte industrii, prin faptul c aceste particule sunt neomogene, având particularit i speciale, o parte din aceste particule fiind materiale biologice.

1.1. Procesul de cur ire i sortare

1.1.1. Condi ionarea produselor agricole Produsele agricole sub form granulometric (semin e de: grâu, porumb, soia, floarea–soarelui, fasole etc.), dup recoltare sunt supuse unor opera ii de condi ionare. Condi ionarea semin elor este impus de destina iile acestora i anume [9, 33, 64, 78]:

pentru p strarea pe durate mari de timp (ani); pentru realizarea aspectului comercial în cazul valorific rii imediate dup

recoltare; pentru fabricarea unor produse de o anumit calitate; pentru ob inerea materialului destinat îns mân rii.

Tehnologiile de condi ionare, în cazul semin elor, cuprind urm toarele opera ii: cur irea de impurit i, sortarea, selectarea, calibrarea, uscarea, iradierea, tratarea cu pesticide [64].

10

CAPITOLUL 2 PRODUSE AGRICOLE VEGETALE

GRANULOMETRICE SUPUSE PROCESULUI DE CUR IRE I SORTARE

2.1. Amestecuri eterogene Masa de produse agricole vegetale granulometrice este format dintr-un amestec

de particule cu propriet i diferite, care constituie un amestec eterogen sau un sistem eterogen.

Separarea amestecurilor eterogene se poate realiza prin dou metode distincte [12, 20, 21, 32, 94]:

utilizând anumite tipuri de for e care conduc la separarea componentelor. For ele care pot ac iona sunt: for a gravita ional , for a centrifug , for a de natur electric , for ele iner iale etc.;

utilizând un mediu filtrant cu scopul de a re ine o component a amestecului.

inând cont de for ele utilizate pentru separarea unui amestec eterogen se pot concepe diferite metode de separare (metode mecanice, metode electrice i metode ultrasonice). Func ie de natura amestecului i de propriet ile acestuia (natura fazei discontinue, dimensiuni, temperatur ) se alege metoda de separare adecvat [89].

În agricultur i industria alimentar opera iile de cur ire i sortare se refer la amestecurile de tip solid – solid (S – S), solid – gaz (S – G) i gaz – solid (G – S).

Sistemele sau amestecurile eterogene pot fi formate din: dou componente, numite sisteme sau amestecuri binare; trei sau mai multe componente, numite sisteme sau amestecuri ternare; patru sau mai multe componente, numite sisteme sau amestecuri polifazice.

Amestecul polidispers are masa total M format din N particule (fig. 2.1).

Fig. 2.1. Structura unui amestec polidispers [78].

M1, n1 d1, V1

Mi, ni di, Vi

Mk, nk dk, Vk

frac ia 1 frac ia i frac ia k

Amestec monodispers

Amestec monodispers

Amestec monodispers

k, dm

11

2.3. Aspecte privind produsele agricole granulometrice supuse cur irii i sort rii

Masa de particule dintr-un vraf reprezint , în majoritatea cazurilor, un amestec format din semin ele culturii principale, semin ele altor plante de cultur , semin e de buruieni i diferite impurit i de origine mineral i organic . Aceast mas trebuie astfel cur it încât calitatea ei s corespund tuturor cerin elor. Pentru realizarea procesului de cur ire i sortare a unui astfel de amestec trebuie

inem cont de propriet ile fizico-mecanice i propriet ile tehnologice ale componentelor amestecului eterogen

2.3.1. Propriet ile fizico-mecanice ale produselor agricole granulometrice supuse separ rii mecanice

Principalele propriet i fizico-mecanice ale produselor agricole granulometrice sunt: umiditatea, forma i dimensiunile particulelor, porozitatea, starea suprafe ei, capacitatea de curgere, puritatea, culoarea, autosortarea. Propriet ile tehologice ale produselor agricole granulometrice supuse separ rii mecanice sunt: masa hectolitric , masa relativ a 1000 de boabe, masa absolut a 1000 de boabe, masa specific .

2.3.1.1. Umiditatea particulelor Umiditatea reprezint cantitatea procentual de ap liber (legat fizic), con inut în masa de boabe. Aceast ap se afl în spa iile macrocapilare ale semin elor i corpurilor str ine din masa de boabe.

2.3.1.2. Forma i dimensiunile particulelor rimea particulelor este determinat prin dimensiunile acestora (fig. 2.2) ca: lungimea, l imea i grosimea, considerând lungimea ca dimensiunea maxim (a),

imea – dimensiunea medie (b) i grosimea – dimensiunea minim (c).

Fig. 2.2. Dimensiunile particulelor agricole vegetale granulometrice [18, 19, 39, 40, 61].

Se determin sfericitatea particulelor nonsferice, s, care este independent de rimea particulei, dar caracterizeaz aspectul particulei [6, 38,77]:

a

b

c

12

33s

a b ca

(2.13)

sau

6 ps

e p

Vd S

(2.14)

în care:

a, b i c reprezint dimensiunile particulei solide (mm); Vp – volumul particulei (mm3); de – diametrul echivalent al particulei (mm); Sp – aria suprafe ei particulei (mm2).

2.3.1.3. Starea suprafe ei particulelor

Starea suprafe ei particulelor reprezint aspectul suprafe ei exterioare a acestora care poate fi neted sau rugos (aspr ), lucioas sau cu peri ori, dens sau poroas în func ie de specie sau în func ie de procedeul prin care au fost prelucrate [42, 77, 78].

2.3.1.4. Capacitatea de curgere

Capacitatea de curgere este însu irea particulelor i a masei de particule de a se deplasa cu u urin în anumite condi ii, prin alunecare sau rostogolire sau prin c derea fluent a acestora [23, 70, 80].

2.3.1.5. Puritatea fizic a particulelor Dintre caracteristicile fizice ale semin elor o importan deosebit o are puritatea fizic a semin elor deoarece reprezint con inutul procentual de material agricol pur din specia respectiv fa de masa total a probei analizate i prin extensie a lotului pe care aceasta îl reprezint .

2.3.1.6. Porozitatea particulelor Porozitatea particulelor reprezint volumul spa iilor libere dintre particulele unui amestec eterogen i se exprim procentual fa de volumul total al masei de particule [78]:

100 %SPV

(2.18)

unde: S reprezint volumul spa iilor intergranulare; V – volumul total al masei de particule.

13

2.3.1.7. Culoarea i luciul particulelor Culoarea i luciul sunt caracteristice într-o anumit m sur speciei i uneori chiar soiului i sunt influen ate de o serie de factori care ac ioneaz asupra lor înainte sau dup recoltare (atacul anumitor boli, expunerea direct a razelor solare, ac iunea unor microorganisme în timpul depozit rii, îmb trânirea natural .a.).

2.3.1.8. Autosortarea particulelor

Autosortarea este proprietatea masei de boabe în mi care de a se separa în straturi care se diferen iaz în func ie de greutatea specific , forma i m rimea componentelor care alc tuiesc lotul.

2.3.2. Propriet ile tehnologice al produselor agricole granulometrice supuse separ rii mecanice

2.3.2.1. Masa hectolitric (MH) Masa hectolitric (MH) reprezint masa unui hectolitru de particule (echivalent cu 0,1 m3) exprimat în kg. Masa hectolitric este influen at semnificativ de: umiditatea particulelor; puritatea amestecului (cantitatea i natura corpurilor str ine); forma particulelor; starea suprafe ei particulelor i masa specific .

2.3.2.2. Masa relativ sau masa a o mie de boabe (MMB)

Masa a o mie de boabe (MMB) se mai nume te i masa relativ i reprezint masa a 1000 particule (boabe) pure aflate la umiditatea momentan . Valorile masei relative sunt în func ie de specie, varietate, soi, condi iile de cultivare etc. i sunt utilizate în proiectarea instala iilor de condi ionare a produselor agricole (cur ire, uscare).

2.3.2.3. Masa absolut a 1000 particule (boabe) Masa absolut a 1000 particule (Ma) reprezint masa a 1000 particule raportat la substan a uscat i se calculeaz în func ie de masa a 1000 boabe (MMB) i umiditatea particulelor în momentul analizei cu ajutorul rela iei [82, 88]:

100 100

UMa MMB g (2.19)

unde: U este umiditatea particulelor în momentul analizei (%).

14

2.3.2.4. Masa specific sau densitatea particulelor Aceasta reprezint raportul dintre masa unui e antion de particule i volumul ocupat de acesta excluzând volumul spa ilor intergranulare. Aceast proprietate tehnologic ofer informa ii asupra particulelor granulometrice studiate referindu-se la gradul de compactare i m rimea particulelor.

2.3.3. Calitatea produselor agricole granulometrice Prin calitatea produselor agricole se în elege ansamblul însu irilor morfologice, fizice, chimice etc. pe care le posed masa de produse. Calitatea produselor agricole se determin în diferite faze de produc ie, începând de la recoltare, continuând cu depozitarea, cur irea, sortarea, uscarea, aerarea, combaterea d un torilor specifici produselor depozitate, conservarea etc., încheind cu prelucrarea sau consumul masei de boabe.

CAPITOLUL 3 STADIUL ACTUAL AL REALIZ RILOR I

CERCET RILOR PRIVIND CUR IREA I SORTAREA PRODUSELOR AGRICOLE VEGETALE

GRANULOMETRICE

3.2. Divizibilitatea amestecurilor eterogene de particule Analiza granulometric , care reprezint metoda experimental de studiere a unui

amestec eterogen, are drept scop m surarea dimensiunilor particulelor amestecului polidispers studiat (dmin i dmax), clasarea acestuia într-un num r de frac ii pe sitele clasorului utilizat.

Pentru realizarea analizei granulometrice trebuie s se respecte urm toarele etape:

- se alege o prob sugestiv din amestecul studiat care trebuie s aib masa cuprins 100÷500 g;

- se alege un bloc de site în num r de 6÷10 site a c ror dimensiuni ale orificiilor formeaz propor ia geometric cu modulul 4142,12 ;

- blocul de site, a ezate în ordine descresc toare a orificiilor, va fi pozi ionat pe un clasor;

- proba supus analizei se va pune pe prima sit ; - se porne te clasorul alegându-se un timp minim de func ionare de 5 minute; - în urma procesului de separare se cânt resc frac iile ob inute pe fiecare sit în

scopul determin rii diametrului mediu al particulelor din frac ia respectiv i realizeaz rii histogramei corespunz toare (fig. 3.1);

- prin unirea punctelor de mijloc, de pe latura superioar ale fiec rui dreptunghi din histogram , se ob ine curba de varia ie.

15

Fig. 3.1. Modul de ob inere a curbei de varia ie a claselor dimensionale [78, 79].

3.2.2. Divizibilitatea amestecurilor eterogene

În urma analizei granulometrice, un amestec polidispers poate fi împ it în clase (frac iuni), fiecare con inând o parte, exprimat în procente, din masa total a amestecului. Fiecare clas are o dimensiune limit inferioar i o dimensiune limit superioar . Atunci când analiza granulometric se face prin cernere, con inutul unei clase se nume te refuz când se raporteaz la limita inferioar i cernut când se raporteaz la limita superioar (fig. 3.3). No iunea de refuz cumulat se utilizeaz pentru cantit ile însumate ale claselor care nu trec printr-o sit oarecare, iar cernut cumulat pentru cantit ile însumate ale claselor care trec prin sita respectiv [77].

Compozi ia granulometric a unui amestec polidispers este complet reprezentat prin curbele diferen iale i integrale. Deoarece curbele cumulate sunt curbe integrale în raport cu cea de distribu ie (diferen ial ), cunoscând ecua ia uneia se poate determina întotdeauna ecua ia celeilalte.

Compozi ia granulometric a unui amestec polidispers este complet reprezentat prin curbele diferen iale i integrale. Deoarece curbele cumulate sunt curbe integrale în raport cu cea de distribu ie (diferen ial ), cunoscând ecua ia uneia se poate determina întotdeauna ecua ia celeilalte.

dma

d (mm)

dmin

dk

di+1

di

di-1

d0

Pi (%)

Curba de varia ie

0

i-1

i

i+1

k

Q

Ponderea frac iilor

16

Fig. 3.2. Varia ia cernutului C i a refuzului R în func ie de dimensiunea orificiilor sitei l [39, 77].

3.3. Sortarea amestecurilor de particule agricole vegetale granulometrice pe baza diferen ei de m rime a acestora pe site

3.3.1. Clasificare i principiul de func ionare

Împ irea în clase de m rimi a unui amestec de particule granulometrice, pe baza diferen ei de m rime, este metoda cea mai r spândit , folosit la cur area i sortarea amestecurilor de produse agricole vegetale. Opera ia se realizeaz prin trecerea amestecului de particule cu dimensiuni diferite peste suprafe e prev zute cu orificii sau alveole de anumite forme i dimensiuni (fig. 3.6) [74, 135].

Fig. 3.6. Reprezentarea procesului de sortare a unui amestec de particule

cu ajutorul sitelor [135].

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

100

l1 l2 l3 . . . li-1 li li+1 . . . ln (mm)

C, R (%)

C (%)

R (%)

C + R = 100 %

Dimensiunile orificiilor sitei (mm)

Pond

erea

C, R

(%)

17

3.3.5. Tipuri constructive de site pentru separarea amestecului de particule granulometrice dup dimensiuni

Fig. 3.13. Ciur oscilant cu mi care eliptic [124].

Fig. 3.14. Ciur oscilant cu mi care liniar [131].

Fig. 3.15. Ciur cu mi care circular [134].

18

Fig. 3.16. Sit cu mi care centrifugal [133].

Fig. 3.17. Sit cu mi care giroscopic [121].

3.3.6. Procesul de sortare pe site Procesul de sortare al amestecurilor de particule pe site este influen at de numero i factori, din care cei mai importan i sunt [50, 63, 67,72]:

a) pentru sit : - înc rcarea sitei; - dimensiunile sitei; - dimensiunile orificiilor sitei; - regimul cinematic (de mi care) al sitei;

19

b) pentru materialul supus sort rii: - componen a granulometric a materialului supus sort rii; - diferen a între dimensiunile particulelor care se sorteaz ; - natura particulelor care se sorteaz ; - umiditatea particulelor etc.

Graficul de varia ie a intensit ii separ rii, în procesul de sortare, pe lungimea sitei este prezentat în figura 3.18 [44, 57, 70, 91, 92].

Fig. 3.18. Varia ia intensit ii separ rii pe lungimea sitei [92].

Can

t. de

mat

eria

l de

pe su

praf

aa

site

i G

radu

l de

sorta

re

Inte

nsita

tea

de so

rtare

Lungimea sitei

I II III

20

3.4. Factorii care influen eaz procesul de separare pe site O metod de studiere a procesului de separare pe site plane fixe o reprezint i

simularea acestei opera ii. În articolul “Particle stratification and penetration of a linear vibrating screen by the discrete element method”, J. Xiao i X. Tong [108] au conceput o simulare care a avut drept scop urm rirea strafic rii i a trecerii particulelor prin ochiurile sitei în urm toarele condi ii ini iale [108]:

- imea ecranului (mm): 20, 30, 40, 50, 60; - diametrul ochiurilor (mm): 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 0,9; 1,0; - diametrul firului sârmei din care s-a realizat sita (mm): 0,3; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25;

1,5; - unghiul de înclinare al sitei (o): 10, 15, 25, 30, 35, 40, 45.

În figura 3.19 este reprezentat modelul utilizat în cadrul simul rii procesului de

separare. În timpul simul rii particulele ajung pe suprafa a sitei sub ac iunea gravita iei.

Fig. 3.19. Vedere schematic a modelului de sit plan vibratoare [108]. Particulele care au fost utilizate în cadrul simul rilor sunt de form sferic i au

diametrul cuprins între 0,5 i 1 mm. În urma simul rilor s-au urm rit procesul de stratificare (fig. 3.20) i procesul de

trecere al particulelor (fig. 3.21).

Alimentare particule

Suprafa a sitei

21

Fig. 3.20. Procesul de stratificare a particulelor [108].

Fig. 3.21. Procesul de trecere al particulelor prin sit [108]. Analizând rezultatele ob inute s-a determinat procentul de stratificare în func ie de:

- unghiul de înclinare al sitei (fig. 3.22); - dimensiunile ochiurilor sitei (fig. 3.23); - diametrul firului din care s-a realizat sita (fig. 3.24); - imea ecranului sitei (fig. 3.25).

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

70

65

60

55

50

Pro

cent

ul d

e st

ratif

icar

e al

par

ticul

elor

(%)

Unghiul de înclinare al sitei (o)

40

45

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Proc

entu

l de

stra

tific

are

al p

artic

ulel

or (%

)

Dimensiunile ochiurilor sitei (mm)

60

50

40

30

Fig. 3.22. Procentul de stratificare a particulelor în

func ie de unghiul de înclinare a sitei [108]. Fig. 3.23. Procentul de stratificare a

particulelor în func ie de dimensiunile ochiurilor sitei [108].

Suprafa a sitei

Limita de stratificare Particule mari

Particule fine

Particule stratificate

Suprafa a sitei Particule mari Particule fine

Particule trecute prin sit (cernut)

22

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

80

72

64

56

48

Diametrul firului sârmei din care s-a realizat sita (mm)

Pro

cent

ul d

e st

ratif

icar

e al

par

ticul

elor

(%)

40

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

50

45

40

35

Lãtimea ecranului (mm)

30

Proc

entu

l de

stra

tific

are

al p

artic

ulel

or (%

)

Fig. 3.24. Procentul de stratificare a particulelor în func ie de diametrul firului sârmei din care s-a

realizat sita [108].

Fig. 3.25. Procentul de stratificare a particulelor în func ie de imea ecranului sitei [108].

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0.38

0.40

0.42

0.44

0.46

0.48

0.50

0.52

0.54

0.56

Pro

cent

ul d

e tre

cere

a p

artic

ulel

or (%

)

Unghiul de înclinare al sitei (o)

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80P

roce

ntul

de

trece

re a

par

ticul

elor

(%)

Dinemsiunea ochiului sitei (mm)

Fig. 3.26. Procentul de trecere a particulelor în func ie de unghiul de înclinare a sitei

[108].

Fig. 3.27. Procentul de trecere a particulelor în func ie de dimensiunea ochiurilor sitei

[108].

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.60.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Proc

entu

l de

trece

re a

par

ticul

elor

(%)

Diametrul firului sitei (mm)

10 20 30 40 50 600.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Proc

entu

l de

trece

re a

par

ticul

elor

(%)

Lãtimea sitei (mm)

Fig. 3.28. Procentul de trecere a particulelor

în func ie de diametrul firului sitei [108]. Fig. 3.29. Procentul de trecere a particulelor

în func ie de l imea sitei [108]. Din analiza reprezent rilor grafice de mai sus se desprind urm toarele concluzii:

- cre terea înclina ie sau diametrul firului are un efect pozitiv asupra modului de stratificare a particulelor;

- unghiul de înclinare are un efect negativ asupra procesului de trecere a particulelor prin sit ,

23

- diametrul firului din care se realizeaz sita i l imea ecranului au o influen neglijabil asupra procesului de separare.

Capitolul 4 BAZELE TEORETICE ALE PROCESULUI DE LUCRU

AL SITELOR OSCILANTE Procesul de cur ire i sortare a amestecurilor de particule pe site plane oscilante

const în separarea unui amestec eterogen de particule dup anumite criterii, în cazul separ rii pe site dup l ime i grosime.

4.1.1. Studiul mi rii unei particulei care coboar pe o sit plan cu oscila ii longitudinale

În figura 4.3 sunt eviden iate for ele care actioneaz asupra unei particule solide

pe o suprfa plan oscilant .

Fig. 4.3. Reprezentarea for elor care ac ioneaz asupra particulei solide care coboar pe

suprafa a plan oscilant .

Ecua ia de mi care a particulei solide este descris de rela ia [3, 7, 25]:

cos sin fdvm F G Fdt

(4.4)

unde: F reprezint for a de iner ie i este dat de rela ia [76]:

2 cosGF m a r tg

(4.5)

în care:

F·cos( )

F·sin( )

G·sin

G

G·cos

Ff F

N

24

este viteza unghiular a manivelei; t – unghiul instantaneu de întoarcere; – unghiul de înclinare a suprafe ei oscilante, – unghiul de a ezare al for ei de iner ie, r – raza manivelei mecansismului biel -manivel . Se g se te indicele cinematic al mi rii:

sin 1cos cos

kt

(4.17)

Ecua ia de mi care, dac alegem ca plan al mi rii planul perpendicular pe sit

care con ine i for a F, este de forma:

2 cos sincoscos cosc

x r t g (4.21)

Ecua ia traiectoriei se ob ine eliminând t între rela iile (4.25) i (4.23). Se

se te:

2

4 4

3 3

41 2

3

cos sincos

cos 2 cosc c

c

c

y c y cgx rc c

y cc cc

(4.26)

4.1.2. Studiul mi rii unei particulei care urc pe o sit plan cu oscila ii longitudinale

For ele care actioneaz asupra unei particule solide care urc pe o suprfa plan

oscilant sunt eviden iate în figura 4.5.

Fig. 4.5. Reprezentarea for elor care ac ioneaz asupra particulei solide care urc pe

suprafa a plan oscilant .

Ff

F·sin( )

G·sin

G

G·cos

F·cos( + )

F

N

25

În acest caz ecua ia de mi care a particulei solide este descris de rela ia [3, 7 59, 62]:

cos sin fdvm F G Fdt

(4.27)

unde: fF - for a de frecare dat de rela ia (4.3)

Pentru ca particula s urce este necesar ca:

0na (4.34) ceea ce implic :

2 sin 1cos cos

rkg t

(4.35)

Pentru 0 i 0 coeficientul / /k ia forma standard:

sincoss

k tg (4.36)

a încât condi ia de urcare este de forma:

sk k (4.38)

Ecua ia de mi care, alegând planul acesteia perpendicular pe sit i con inând

for a F, este de forma:

2 cos sincoscos cosn

x r t g (4.39)

Rezult :

/ //4 42/ /

3 3

cos sincos

cos 2 cosn n

ny c y cgx r c

c c (4.44)

Capitolul 5 CONTRIBU II TEORETICE PRIVIND STUDIUL

PROCESULUI DE SORTARE A PRODUSELOR AGRICOLE VEGETALE GRANULOMETRICE

5.1. Obiectivele cercet rii teoretice Ca rezultat al studiului literaturii de specialitate s-au putut determina anumite

rela ii matematice care caracterizeaz comportamentul particulelor în procesul de sortare a produselor agricole vegetale granulometrice.

26

Contribu iile teoretice s-au axat pe urm toarele aspecte: identificarea reparti iei for elor care ac ioneaz asupra unei particule solide

aflat pe o suprafa plan oscilant ; identificarea direc iei for elor care ac ioneaz asupra particulei aflate pe

suprafa a plan oscilant inând cont de direc ia de deplasare a particulei pe suprafa a oscilant (particula coboar sau urc );

generarea ecua iei de mi care corespunz toare celor dou direc ii de deplasare a particulei pe suprafa a plan oscilant (pe cele trei plane xOy, xOz, yOz);

determinarea indicilor cinematici reali pentru deplasarea în sus, în jos i pentru desprinderea particulei, respectiv ks, kj, k0;

identificarea indicelui cinematic pentru deplasarea lateral kl.

5.2. Studiul mi rii de coborâre a unei particule solide pe o suprafa plan oscilant

5.2.1. Diagrama for elor în cazul în care particula coboar pe suprafa a plan oscilant

Descompunerea for elor care actioneaz asupra unei particule care coboar pe o

suprafa plan oscilant sunt prezntate în figura 5.1.

Fig. 5.1. For ele care ac ioneaz asupra particulei în cazul când aceasta coboar pe

suprafa a plan oscilant Ecua iile de mi care a particulei pe suprafa a plan oscilant sunt:

2 2 2cos cos sin cos sin cos cosFx gm

(5.20)

2 2 2cos sin sin sin cos sinFy gm

(5.21)

27

sin cosFz gm

(5.22)

Ecua iile traiectoriilor pe cele trei axe sunt date de rela iile:

2 2

2 21 2

cos cos cos sin cos

sin cos cos2

x r t

g t c t c (5.26)

2

1 22 2 2cos cos sin sin sin cos sin 2ty r t g c t c (5.29)

2

1 2cos sin cos 2tz r t g c t c (5.32)

5.2.2. Determinarea indicilor cinematici în cazul în care particula coboar pe suprafa a plan oscilant

Condi ia de coborâre este:

2 2cos cos sin cos sin cos 0xF G G F m a (5.52) Rela ia final a coeficientului kj este:

2

2cos sin 2cos sincos cos cos cos 2cos cos cos cosj

kt t t

(5.58)

Acest coeficient se reduce la cel standard pentru =0 i =0, adic la forma:

2

sinsin sin cos cos cosj

k (5.59)

Pentru cazul particular când 2=0, coeficientul kj este dat de rela ia:

sincosj

k tg tg (5.60)

Condi ia de deplasare în lateral (stânga – dreapta) a particulei pe suprafa a plan oscilant este:

2cos sin sin sin 0yF G F m a (5.61)

Înlocuim µ cu rela ia (5.53) i am ob inut:

28

2

coscos sin sinl

tgktg

(5.65)

Acest coeficient pentru =0 i 2=0 are forma:

cossinl

tgk ctgtg

(5.66)

5.3. Studiul mi rii de urcare a unei particule solide pe o suprafa plan oscilant

5.3.1. Diagrama for elor în cazul în care particula urc pe suprafa a plan oscilant

Descompunerea for elor care actioneaz asupra unei particule care urc pe o

suprafa plan oscilant sunt prezntate în figura 5.2.

Fig. 5.2. For ele care ac ioneaz asupra particulei în cazul când aceasta coboar pe

suprafa a plan oscilant

Ecua iile de mi care a particulei pe suprafa a plan oscilant :

2 2 2cos cos sin cos sin cos cosFx gm

(5.73)

29

2 2 2cos sin sin sin cos sinFy gm

(5.74)

sin cosFz gm

(5.75)

Ecua iile traiectoriilor pe cele trei axe sunt date de rela iile:

2 2

2 21 2

cos cos cos sin cos

sin cos cos2

x r t

g t c t c (5.78)

2

1 22 2 2cos cos sin sin sin cos sin 2ty r t g c t c (5.81)

2

1 2cos sin cos 2tz r t g c t c (5.84)

5.3.2. Determinarea indicilor cinematici în cazul în care particula urc pe suprafa a plan oscilant

Condi ia de urcare este:

2 2 2cos cos sin cos sin cos cos 0Fx gm

(5.101) Rela ia final a indicelui cinematic în cazul în care particula urc pe suprafa a

plan oscilant este:

2

2

(sin cos cos ) coscos cos cos( )s

tgkt

(5.107)

Acest indice cinematic se reduce la cel standard pentru =0, =0 i 2=0 adic la

forma:

sin cos sin coscos( )s

k tg (5.108)

rela ie care coincide cu rela ia (4.37), la care se adaug condi ia de dplasare stânga –dreapta a particulei.

Condi ia de deplasare stânga-dreapta a particulei pe suprafa a plan oscilant este:

2 2 2cos sin sin sin cos sin 0Fy gm

(5.109)

Înlocuim cu rela ia (5.56) i am ob inut:

30

2sin cos 4

cos cos( )lk b ac

t (5.113)

Pentru =0, =0 i 2=0 acest indice cinematic se reduce la forma:

sin coscosl

k (5.114)

Capitolul 6 PROIECTAREA I REALIZAREA BAZEI TEHNICE DE

CERCETARE A PROCESULUI DE CUR IRE I SORTARE A PRODUSELOR AGRICOLE VEGETALE

GRANULOMETRICE

6.1. Prezentarea standului de laborator Pentru efectuarea cercet rilor experimentale privind procesul de cur ire i

sortare a produselor agricole vegetale granulometrice dup lungime i l ime, s-a utilizat un stand de laborator (fig. 6.1) modernizat în acest scop, dotat cu echipamentele necesare simul rii în condi ii de laborator, a proceselor de lucru reale care au loc în exploatarea unei ma ini de cur at i sortat.

a) b)

Fig. 6.1. Stand de laborator pentru studiul procesului de cur ire i sortarea a produselor agricole vegetale granulometrice.

6.3. Echipamente utilizate pentru urm rirea comportamentului particulelor granulometrice pe o suprafa plan oscilant

Pentru a eviden ia doar comportamentul particulelor solide pe o suprafa plan

oscilant , în cadrul determin rilor experimentale s-a utilizat o sit oarb înclinat , în raport cu orizontala, la diferite unghiuri (fig. 6.10).

31

Fig. 6.10. Suprafa a oscilant oarb cu marcajele utilizate.

Pentru a urm ri traiectoria spa ial a particulei solide pe suprafa a plan oscilant , s-au utilizat dou camere video, Sony DCR-SR 36, a c ror vitez de înregistrare este de 25 cadre/secund . Cu scopul de a ob ine în final o traiectorie tridimensional , camerele au fost amplasate în dou plane perpendiculare (fig. 6.11), cu scopul de a urm ri deplasarea particulei pe planurile:

xOy – camera video num rul 1; xOz – camera video num rul 2.

Fig. 6.11. Pozi ionarea camerelor video.

Camera video nr. 1

Camera video nr.

2

Lamp

32

6.4. Softuri utilizate pentru determinarea comportamentului particulei solide granulometrice

Softurile utilizate pentru studiul comportamentului unei particule solide pe o

suprafa plan oscilant sunt: SynthEyes, Mathcad, OriginLab, TableCurve. SynthEyes 3-D Camera Tracker este un instrument care va analiza imagini video

2D în mi care cu puncte de urm rire într-un cadru de referin [115]. Astfel se ob in coordonatele particulei urm rite care vor fi utilizate pentru repezentarea traiectoriei spa iale a acesteia.

Mathcad este un produs software foarte complex prin care se pot rezolva ecua ii algebrice, sisteme de ecua ii algebrice, se pot reprezenta grafice de func ii i multe alte opera ii [123]. Softul Mathcad recalculeaz automat i actualizeaz ecua iile i graficele ori de câte ori este modificat o variabil , transformând calculatorul într-o foaie de calcul interactiv.

OriginLab este un soft utilizat pe scar larg în multe domenii tiin ifice i de inginerie, în special pentru crearea de grafice. Ofer un mod rapid i u or pentru a efectua o analiz exploratorie a datelor reprezentate într-un grafic [128].

TableCurve 3D este primul i singurul pachet – program adecvat îmbin rii suprafe elor liniare i nonliniare printr-o singur procesare, cu capacitatea de a g si ecua ia ideal pentru a descrie date empirice dimensionale [136].

Capitolul 7 STABILIREA METODICII DE CERCETARE A

PROCESULUI DE SEPARARE A PRODUSELOR AGRICOLE VEGETALE GRANULOMETRICE

7.4. Metodologia de lucru pentru prelucrarea datelor experimentale

Algoritmul de lucru pentru ob inerea deplas rilor reale i a vitezelor de deplasare a particulelor este prezentat în figura 7.1.

În urma vizualiz rii traiectoriei particulei solide dup cele dou plane (xOy i xOz), prin utilizarea celor dou camere video pozi ionate perpendicular pe cele dou plane, se extrag coordonatele punctului urm rit cu ajutorul soft-ului SynthEyes. Cele dou fi iere de tip *.txt exportate de soft-ul utilizat vor fi folosite pentru determinarea traiectoriei particulei solide pe suprafa a oscilant .

33

Fig. 7.1. Algoritmul de lucru.

Fig. 7.2. Modul de transla ie a sistemului de coordonate.

Fi ier video

Soft SynthEyes

Timpul de deplasare

Coordonatele particulei studiate

Soft Mathcad

Distan a real parcurs de particula studiat

Viteza de deplasare a particulei studiate

x

x

z z

34

0

2

4

6

8

0 50 100

Timp (sec)

Dis

tant

a pa

rcur

sa p

e ax

a O

z (m

m)

Traiectoria particulei solide pe axa Oz

Fig. 7.3. Reprezentarea grafic a traiectorie pe axa Oz rezultat din datele experimentale

neprelucrate.

0 20 40 60 80 100 1200.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Dis

tant

a pe

axa

Oz

Timpul (sec)

Traiectoria particulei solide pe axa Oz

Fig. 7.4. Reprezentarea grafic a traiectorie pe axa Oz dup prelucrarea datelor

experimentale.

35

Capitolul 8 REZULTATE EXPERIMENTALE OB INUTE

8.1. Determin ri experimentale ale caracteristicilor particulelor solide supuse procesului de cur ire i sortare pe suprafe e plane oscilante

În tabelul 8.1 sunt prezentate caracteristicile particulelor studiate din specia bob.

Tabelul 8.1.

Caracteristicile particulelor studiate de bob (Vicia faba).

Nr. crt.

Nr. particul

Aproximarea formei

Caracteristicile particulelor studiate Dimensiuni [mm] Sfericitatea

Masa

[g] Coeficientul de frecare a b c

1. 1

a>b>c

21,40 13,34 8,28 0,622471597 1,39 0,444974 2. 2 20,65 14,30 7,82 0,640079954 1,22 0,444974 3. 3 21,10 12,14 8,20 0,606954137 1,24 0,4038 4. 4 21,22 15,38 10,72 0,715407443 1,46 0,444974 5. 5 18,28 12,14 8,00 0,66239762 0,99 0,726056 6. 6 20,75 14,22 9,27 0,673981087 1,53 0,444974 7. 7 22,22 15,30 7,50 0,614829733 1,28 0,624476 8. 8 18,00 12,04 8,06 0,669070948 0,96 0,576996 9. 9 18,42 12,72 7,80 0,663744325 1,21 0,576996 10. 10 21,00 12,74 8,92 0,636353686 1,23 0,487448

Media 20,30 13,43 8,46 0,650529053 1,25 0,517567

În tabelul 8.2 sunt prezentate caracteristicile particulelor studiate din specia fasole cu bob mic.

Tabelul 8.2. Caracteristicile particulelor studiate de fasole cu bob mic (Phaseolus vulgaris L.).

Nr. crt.

Nr. particul

Aproximarea formei

Caracteristicile particulelor studiate Dimensiuni [mm] Sfericitatea

Masa

[g] Coeficientul de frecare L l g

1. 1

a>b c

13,40 8,30 7,40 0,699359 0,53 0,487448 2. 2 12,30 8,00 7,40 0,731426 0,43 0,531392 3. 3 12,00 8,30 7,10 0,742434 0,46 0,531392 4. 4 13,20 8,50 8,30 0,739804 0,54 0,531392 5. 5 12,90 7,70 7,50 0,702734 0,48 0,531392 6. 6 12,80 8,60 7,60 0,736146 0,53 0,531392 7. 7 12,30 7,80 7,40 0,725279 0,44 0,509225 8. 8 12,10 8,50 7,30 0,751145 0,42 0,576996 9. 9 12,40 7,90 7,50 0,727693 0,50 0,487448 10. 10 13,60 8,30 6,90 0,676524 0,48 0,466038

Media 12,70 8,19 7,44 0,723254 0,48 0,518411

36

În tabelul 8.3 sunt caracteristicile particulelor studiate din specia fasole cu bob mare.

Tabelul 8.3. Caracteristicile particulelor studiate de fasole cu bob mare (Phaseolus vulgaris L.).

Nr. crt.

Nr. particul

Aproximarea formei

Caracteristicile particulelor studiate Dimensiuni [mm] Sfericitatea

Masa

[g] Coeficientul de frecare L l g

11. 1

a>b>c

19,80 13,10 8,40 0,651339 1,17 0,444974261 12. 2 19,50 13,00 10,40 0,730297 1,36 0,363769843 13. 3 19,40 12,30 8,50 0,661925 1,13 0,383650861 14. 4 18,50 13,00 9,00 0,697486 1,22 0,363769843 15. 5 18,80 13,10 8,50 0,672404 1,12 0,403799811 16. 6 18,20 12,90 8,20 0,67123 1,17 0,363769843 17. 7 20,50 14,00 7,70 0,61287 1,21 0,383650861 18. 8 18,50 13,00 9,60 0,72036 1,30 0,363769843 19. 9 18,40 12,40 8,70 0,687624 1,07 0,466038385 20. 10 18,70 12,50 8,70 0,682086 1,13 0,531391686

Media 19,03 12,93 8,77 0,678921 1,19 0,406858524 În tabelul 8.4 sunt caracteristicile particulelor studiate din specia soia.

Tabelul 8.4. Caracteristicile particulelor studiate din specia soia (Glycine max).

Nr. crt.

Nr. particul

Aproximarea formei

Caracteristicile particulelor studiate Dimensiuni [mm] Sfericitatea

Masa

[g] Coeficientul de frecare L l g

21. 1

a b c

7,10 6,50 6,30 0,933066 0,20 0,838497 22. 2 8,00 6,40 6,20 0,852702 0,23 0,964937 23. 3 7,30 6,50 6,10 0,906148 0,22 0,899731 24. 4 6,30 6,20 6,20 0,98939 0,21 0,780744 25. 5 7,30 6,30 6,40 0,911224 0,24 1,109664 26. 6 7,90 6,90 6,80 0,909288 0,21 0,674071 27. 7 6,70 6,00 6,00 0,929075 0,22 0,726056 28. 8 7,40 6,70 6,50 0,926492 0,25 0,964937 29. 9 7,40 6,10 6,00 0,874324 0,19 0,899731 30. 10 7,80 6,40 6,40 0,876443 0,24 0,624476

Media 7,32 6,40 6,29 0,910815 0,22 0,848284

În tabelul 8.5 sunt prezentate caracteristicile particulei experimentale sub form de cub.

Tabelul 8.5.

Caracteristicile particulei experimentale sub form de cub.

Nr. crt.

Nr. particul

Aproximarea formei

Caracteristicile particulelor studiate Dimensiuni [mm] Sfericitatea

Masa

[g] L l g 1. Cub a=b=c 10.10 0.805995 1.08

37

8.2. Determin ri experimentale pentru particulele agricole vegetale granulometrice supuse procesului de cur ire i sortare pe suprafe e

plane oscilante

8.2.1. Determin ri experimentale pentru particulele de fasole cu bob mare (Phaseolus vulgaris)

În urma extragerii coordonatelor punctelor care descriu traiectoria particulei

solide pe suprafa a oscilant , cu ajutorul softului SynthEyes, s-au ob inut urm toarele reprezent ri grafice corespunz toare planurilor de lucru (xOy i xOz), (fig. 8.6).

200 250 300 350 400 450 500 550 600240

242

244

246

248

250

Dep

lasa

rea

fatã

de

axa

Oy

(mm

)

Deplasarea fatã de axa Ox (mm)

a)

0 100 200 300 400 500 600195

200

205

210

215

220

225

230

235

Dep

lasa

rea

fata

dea

xa O

z (m

m)

Deplasarea fata de axa Ox (mm)

b)

Fig. 8.6. Reprezentarea grafic a traiectoriei unei particule fa de planurile de lucru: a) traiectoria fa de planul xOy; b) traiectoria fa de planul xOz.

Aceste reprezent ri nu coincid cu deplasarea real a particulei i din acest motiv

sunt supuse prelucr rii conform metodologiei stabilite în subcapitolul 7.3. a. Pentru determinarea traiectorie în planul xOy: In ial datele ob inute s-au prelucrat astfel încât coordonatele punctului de pornire

coincid cu coordonatele punctului de pozi ionare ini ial a particulei în momentul începerii determin rii experimentale (fig. 8.7 i fig. 8.8).

38

Fig. 8.7. Captur imagine a sistemului plan de coordonate pentru prelucrarea datelor.

0 50 100 150 200 250 300

-10

0

y (m

m)

x (mm)

Fig. 8.8. Traiectoria particulei în planul xOy.

b. Pentru determinarea traiectoriei în planul xOz:

La fel ca în cazul prelucr rii datelor experimentale pentru planul xOy (fig. 8.8) i în cazul xOz este necesar prelucrarea datelor experimentale. Pe lâng translatarea

coordonatelor punctului ini ial în cazul prelucr rii acestor date se realizeaz i eliminarea unghiului de înclinare (fig. 8.9).

x

y

39

0 50 100 150 200 250 300110

120

130

140 Traiectoria particulei înainte de prelucrarea datelor Traiectoria particulei dupa prelucrarea datelor

z (m

m)

x (mm)

Fig. 8.9. Reprezentarea grafic a translat rii coordonatelor particulei studiate.

În figur 8.10 este prezentat o captur de ecran din soft-ul Mathcad cu modul de prelucrare a datelor experimentale pentru ob inerea traiectoriei reale a particulei.

Fig. 8.10. Prelucrarea datelor pentru ob inerea traiectoriei reale a particulei.

Pe lâng aceast prelucrare a datelor experimentale, conform metodologiei de prelucrarea datelor, se va elimina un domeniu de valori care corespunde jum ii diametrului particulei studiate. Aceast conven ie s-a adoptat deoarece exist o multitudine de erori care pot s apar în urma prelucr rii filmului. Dup cum am

40

men ionat anterior soft-ul SynthEyes are posibilitatea de a determina coordonatele unui punct inînd cont de nuan a de culoare. În urma prelucr rii datelor experimentale ob inem traiectoria real a particulei studiate. (fig. 8.11)

0 50 100 150 200 250 3000.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6V

aloa

rea

saltu

lui p

artic

ulei

(mm

)

Deplasarea pe lungimea suprafetei oscilante (mm)

Fig. 8.11. Traiectoria particulei în planul xOz.

Prin combinarea celor dou traiectorii ob inute, pe planul xOy i xOz, se ob ine traiectoria spa ial a particulei studiate (fig. 8.12).

0

50

100

150

200

250

300

- 1 4. 0

- 1 1. 2

- 8 .4

- 5 .6

- 2 .8

0 . 0

0.00

0.32

0.64

0.96

1.28

1.60

Valo

area

sal

tulu

i par

ticul

ei (m

m)

D ep la

s a re a

p e a x

a Ox (m

m )D ep la sa re a p e a xa O y (m m )

Fig. 8.12. Traiectoria spa ial a particulei studiate.

Cunoscându-se distan a parcurs de o particul între dou cadre se poate determina viteza momentan de deplasare a particulei pe suprafa a oscilant . Camerele video utilizate în cadrul determin rilor experimentale, pentru înregistrarea mi rii

41

particulei pe suprafa a oscilant , au viteze de înregistrare de 25 cadre/secund . Aceast vitez poate fi reprezentat distinct pentru cele dou plane respectiv, viteza momentan de deplasare în planul xOy (fig. 8.13) i viteza momentan de deplasare în planul xOz (fig. 8.14) care reprezint de fapt viteza particulei în momentul saltului. inând cont de cele prezentate anterior în continuare sunt prezentate valorile medii ob inute pentru lotul experimental studiat.

0 50 100 150 200 250 3000

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Vite

za m

omen

tanã

în p

lanu

l xO

y (m

m/s

)

Distanta pe axa Ox (mm)

Fig. 8.13. Varia ia vitezei momentane în planul xOy.

0 50 100 150 200 250 3000.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

0.040

Vite

za m

omen

tanã

în p

lanu

l xO

z (m

m/s

)

Distanta pe axa Ox (mm)

Fig. 8.14. Varia ia vitezei momentane în planul xOz.

În urma determin rilor experimentale s-a realizat o cumulare a valorilor ob inute, respectiv:

- s-au determinat deplas rile pe cele trei plane xOy, yOz, xOz, respectiv x, y, z i în final s-a determinat distan a parcurs de particula solid inînd cont de

aceste proiec ii;

42

- s-a determinat traiectoria real ; - s-au comparat cele dou valori ale distan elor astfel ob inute; - s-a determinat timpul de deplasare a particulei solide pe suprafa a oscilant

inându-se cont de distan a marcat ; - s-a determinat viteza medie de deplasare a particulei inându-se cont de timp i

de distan a real .

inându-se cont de cele men ionate anterior în continuare sunt prezentate urm toarele:

valorile medii ale distan ei reale parcurse de particul ; valoarea medie a sumei proiec iilor pe fiecare plan a distan ei parcurse; timpul mediu de deplasare a particulei pe distan a marcat luat ca

referin (265 mm); valoarea medie a vitezei liniare de deplasare a particulei pe distan a

marcat .

În cadrul acestor determin ri au fost folosite particule reprezentative pentru speciile respective. În figurile 8.15 ÷ 8.18 i în tabelul 8.6 sunt prezintate varia iile proiec iilor distan elor parcurse de particula din specia fasole cu bob mare pe cele trei axe în func ie de tura ia mecanismului biel -manivel i unghiul de înclinare al suprafe ei plane oscilante.

În figurile 8.19 ÷ 8.21 se prezint varia ia distan ei reale parcurse de particula studiat , varia ia timpului necesar pe parcurgerea distan ei de referin (tab. 8.7) i varia ia vitezei medii a particulei studiate în func ie de tura ia mecanismului biel -manivel i unghiul de înclinare al suprafe ei plane oscilante (tab. 8.8).

5 01 0

01 5

02 0 0

2 50

3 00

3 50

4 00

4 50

0.24

0.48

0.72

0.96

1.20

4 .4

5 .5

6 .6

7 .7

8 .8

9 .9Proi

ectia

dis

tant

ei p

e ax

a O

x (m

)

U n gh i d

e î nc l i n

a r e (o )

T u ra t i e ( r o t /m in )

Fig. 8.15. Distan a parcurs de particula de fasole cu bob mare studiat pe axa Ox în func ie de tura ia mecanismului biel – manivel i unghiul de înclinare a suprafe ei plane oscilante.

43

Tabelul 8.6 Distan a parcurs de particula de fasole cu bob mare studiat pe axa Ox

Nr. crt. Turatie (rot/min) Unghi (o) Valoarea proiectiei pe axa Ox (m) 1 91 5 1,358085 2 244 5 0,305216 3 405 5 0,267816 4 91 7 1,308543 5 244 7 0,339494 6 405 7 0,268652 7 91 10 1,185825 8 244 10 0,277356 9 405 10 0,271436

Analizând varia ia proiec iei distan ei pe axa Ox se constat c :

- pentru aceea i valoare a tura iei distan a parcurs de particul pe axa Ox scade odat cu cre terea valoric a unghiului de înclinare de la 5o la 10o, varia ie a c rei pant este lin ;

- pentru acela i unghi de înclinare distan a parcurs de particul pe axa Ox scade în prima parte cu o pant de regresie mare, de la tura ia de 91 rot/min la 244 rot/min, urmat de o sc dere lin pentru varia ia tura iei între 244 i 405 rot/min.

5 01 0 0

1 50

2 0 02 5 0

3 00

3 50

4 00

4 50

0.00

0.12

0.24

0.36

0.48

0.60

4 .4

5 .5

6 .6

7 .7

8 .8

9 .9Proi

ectia

dis

tant

ei p

e ax

a O

y (m

)

U n gh i d

e î nc l i n

a r e (o )

T u r a tie ( r o t /m in )

Fig. 8.16. Distan a parcurs de particula de fasole cu bob mare studiat pe axa Oy în func ie de tura ia mecanismului biel – manivel i unghiul de înclinare a suprafe ei plane oscilante.

În cazul varia iei proiec iei distan ei pe axa Oy se constat c :

- în cazul tura iei de 91 rot/min proiec ia pe axa Oy a distan ei parcurse cre te de la valoarea 0,54 m, pentru un unghi de 5o, la valoarea de 0,59 m pentru unghiul de 7o, urmat de o sc dere pân la 0,43 m pentru unghiul de 10o;

- în cazul tura iei de 244 rot/min valoarea proiec iei pe axa Oy a distan ei parcurse scade de la 0,1 m corespunz toare unghiului de 5o, la 0,06 m la unghiul de 7o, urmt de o cre tere pân la valoarea de 0,1 m pentru unghiul de 10o;

44

- la tura ia de 405 rot/min se constat o c între valorile ob inute pentru proiec ia pe Oy a distan ei parcurse exist o diferen maxim de 0,017m, varia ie care apare între valoarea ob inut pentru unghiul de înclinare de 7o i unghiul de 10o.

5 01 0

01 5 0

2 00

2 5 03 0 0

3 50

4 00

4 50

0.0000

0.0052

0.0104

0.0156

0.0208

0.0260

4 .4

5 .5

6 .6

7 .7

8 .89 .9Pr

oiec

tia d

ista

ntei

pe

axa

Oz

(m)

U n gh i d

e înc li n

a r e (o )

T u r a t ie ( r o t / m in )

Fig. 8.17. Distan a parcurs de particula de fasole cu bob mare studiat pe axa Oz în func ie de tura ia mecanismului biel – manivel i unghiul de înclinare a suprafe ei plane oscilante.

În urma studierii varia ie proiec iei pe axa Oz a distan ei parcurse de particula de

fasole cu bob mare se pot desprinde urm toarele concluzii: - particula nu execut salturi în cazul tura iei mecanismului biel -manivel

de 91 rot/min, indiferent de unghiul de înclinare a suprafe ei de lucru; pentru tura ia de 244 rot/min i un unghi de 7o i în cazul tura iei de 405 rot/min pentru unghiurile de 5o i 10o;

- valoarea maxim a proiec iei se ob ine pentru o tura ie de 244 rot/min i un unghi de 10o, respectiv o valoare de 0,025 m.

5 01 0 0

1 5 02 0 0

2 5 03 0 0

3 5 04 0 0

4 5 0

0.36

0.72

1.08

1.44

1.80

4 .4

5 .5

6 .6

7 . 7

8 . 8

9 . 9

Sum

a pr

oiec

tiilo

r dis

tant

ei (m

)

U n gh i d e

î n c li n a r

e (o )T u r a t i e ( r o t / m i n )

Fig. 8.18. Reprezentarea grafic a varia iei sumei proiec iilor traiectoriei particulei de fasole cu bob mare studiate în func ie de tura ie i unghiul de înclinare a suprafe ei plane oscilante.

Analizând graficul de varia ie al varia iei sumei proiec iilor traiectoriei particulei

din specia fasole cu bob mare putem spune c :

45

- valoarea maxim a sumei proiec iilor 1,98 m se ob ine în cazul unui unghi de înclinare a suprafe ei de lucru de 7o i o tura ie de 91 rot/min, aceast valoare scade, pentru acee i tura ie, la valoarea de 1,41 m pentru unghiul de 5o i la valoarea de 1,29 m pentru unghiul de 10o;

- nu acela i lucru se poate enun a i în cazul varia iei sumei proiec iilor pentru celelalte tura ii indiferent de valoarea unghiului de înclinare, aceasta fiind mult mai mic ;

- inându-se cont de unghiul de înclinare a suprafe ei de lucru se observ valoarea proiec iei distan ei scade odat cu cre terea valoric a tura iei.

5 01 0

01 5

02 0

02 5

03 0 0

3 50

4 0 04 5

0

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

4 .4

5 .5

6 .6

7 .7

8 .89 .9

Dis

tant

a re

ala

parc

ursa

(m)

U n gh i d

e î nc l in

a r e (o )

T u r a t ie ( ro t / m in )

Fig. 8.19. Varia ia distan ei reale parcurs de particula de fasole cu bob mare studiat în

func ie de tura ie i unghiul de înclinare a suprafe ei plane oscilante.

Din analiza reprezent rii grafice a varia iei distan ei reale a particulei de fasole

cu bob mare se constat urm toarele: - pentru aceea i valoare a tura iei distan a real parcurs de particul

variaz astfel: o pentru tura ia de 91 rot/min distan a real , pentru unghiul de 5o,

crelte de la valoarea de 1,36 m la 1,43 m pentru unghiul de 7o, urmat apoi de o regresie a valorii pân la 1,08 m pentru unghiul de 10o;

o în cazul tura iei de 244 rot/min distan a parcurs pentru valoarea minim a unghiului de înclinare a suprafe ei oscilante este de 0,39 m, aceast valoare scade pân la 0,36 m pentru unghiul de 7o, urmat de o cre tere semnificatv pân la valoarea de 0,73 m pentru ultimul unghi luat în considerare;

o pentru tura ia de 405 rot/min varia ia distan ei reale este nesemnifictiv , aceasta sta ioneaz în jurul valorii de 0,27 m pentru toate unghiurile considerate;

- pentru acela i unghi de înclinare distan a real parcurs de particul este invers propor ional cu varia ia tura iei mecanismului biel -manivel .

46

5 01 00

1 50

2 0 02 5

03 0 0

3 50

4 00

4 50

0.0

3.4

6.8

10.2

13.6

17.0

4 .4

5 .5

6 .6

7 .7

8 .89 .9

Tim

p (s

)

U n gh i d

e î nc l i n

a r e (o )

T u r a t i e ( r o t /m in )

Fig. 8.20. Varia ia timpului necesar particulei de fasole cu bob mare s str bat distan a de referin în func ie de tura ie i unghiul de înclinare a suprafe ei plane oscilante.

Tabelul 8.7. Valoarea timpului necesar particulei de fasole cu bob mare

str bat distan a de referin Nr. crt. Turatie (rot/min) Unghi (o) Valoarea timpului (s)

1 91 5 16,48 2 244 5 4,72 3 405 5 1,888 4 91 7 14,12 5 244 7 3,208 6 405 7 1,48 7 91 10 10,28 8 244 10 2,964 9 405 10 1,088 Analizând varia ia timpului necesar ca particula s str bat distan a de referin

se constat c : - timpul necesar particulei s str bat distan a de referin scade odat cu

cre terea valoric a unghiului de înclinare de la 5o la 10o, varia ie a c rei pant este lin ;

- pentru acela i unghi de înclinare timpul necesar parcurgerii distan ei de referin scade în prima parte cu o pant de regresie mare, de la tura ia de 91 rot/min la

47

244 rot/min, urmat de o sc dere lin pentru varia ia tura iei de la 244 rot/min la 405 rot/min.

5 01 0

01 5

02 0 0

2 50

3 0 03 5

04 0

04 5

0

0.108

0.144

0.180

0.216

0.252

4 .4

5 .5

6 .6

7 .7

8 .8

9 .9Vite

za m

edie

de

depl

asar

e (m

/s)

U n gh i d

e î nc l i n

a r e (o )

T u r a t ie ( r o t /m i n )

Fig. 8.21. Varia ia vitezei medii a particulei de fasole cu bob mare cu care parcurge distan a

de referin în func ie de tura ie i unghiul de înclinare a suprafe ei plane oscilante.

Tabelul 8.8. Valorea vitezei medii a particulei de fasole cu bob mare

cu care parcurge distan a de referin Nr. crt. Turatie (rot/min) Unghi (o) Valoarea vitezei medii (m/s)

1 91 5 0,082561 2 244 5 0,083093 3 405 5 0,147246 4 91 7 0,101771 5 244 7 0,110848 6 405 7 0,193378 7 91 10 0,105817 8 244 10 0,247976 9 405 10 0,25625

În cazul varia iei vitezei medii de deplasare a particulei de fasole cu bob mare se

observ c : - pentru aceea i valoare a unghiului de înclinare viteza medie de deplasare

cre te odat cu cre terea tura iei mecanismului biel -manivel ;

48

- pentru aceea i valoare a tura iei, valoarea vitezei medii a particulei variaz în od direct cu cre terea valoric a unghiului de înclinare a suprafe ei oscilante.

Capitolul 9 ELABORAREA MODELULUI MATEMATIC

9.1. Elaborarea modelului matematic pentru suma proiec iilor traiectoriei particulelor studiate

Utilizând programul de generare a ecua iilor liniare i neliniare TableCurve 3D,

s-au ob inut modelele matematice ale varia iei sumei proiec iilor traiectoriilor pentru fiecare tip de particul studiat în func ie de unghil de înclinare a suprafe ei plane oscilante i tura ia mecanismului biel -manivel . În figura 9.1 este prezentat varia ia sumei proiec iilor traiectorie pentru particula din specia bob.

Fig. 9.1. Varia ia sumei proiec iilor traiectoriei pentru particula din specia bob.

9.2. Elaborarea modelului matematic pentru distan a real parcurs de particulele studiate

În figura 9.2 este prezentat varia ia distan ei reale parcurse de particula experimental sub form de cub.

Fig. 9.2. Varia ia distan ei reale parcurse de particula experimental sub form de cub.

49

9.3. Elaborarea modelului matematic pentru timpul necesar de parcurgere a distan ei stabilite de particulele studiate

În figura 9.3 este prezentat varia ia timpului necesar pentru parcurgerea distan ei stabilite de particula din specia fasole cu bob mare.

Fig. 9.1. Varia ia timpului necesar pentru parcurgerea distan ei stabilite de particula din

specia fasole cu bob mare.

9.4. Elaborarea modelului matematic pentru viteza medie cu care parcurg distan a de referin particulele studiate

Pentru acest parametru studit nu s-a g sit o ecua ie care s fie comun

particulelor utilizate, de aceea în continuare sunt prezentate modelele matematice pentru fiecare tip de particul .

9.4.1. Elaborarea modelului matematic pentru viteza medie cu care parcurg distan a de referin particula din specia fasole cu bob mic

În figura 9.4 este prezentat varia ia vitezei medii cu care parcurge distan a de referin particula din specia fasole cu bob mic.

Fig. 9.4. Varia ia vitezei medii cu care parcurge distan a de referin particula din specia

fasole cu bob mic.

50

9.4.2. Elaborarea modelului matematic pentru viteza medie cu care parcurge distan a de referin particula experimental sub form de cub

În figura 9.5 este prezentat varia ia vitezei medii cu care parcurge distan a de referin particula experimental sub form de cub.

Fig. 9.5. Varia ia vitezei medii cu care parcurge distan a de referin particula experimental

sub form de cub.

9.4.3. Elaborarea modelului matematic pentru viteza medie cu care parcurge distan a de referin particula din specia de soia

În figura 9.6 este prezentat varia ia vitezei medii cu care parcurge distan a de referin particula din specia soia.

Fig. 9.6. Varia ia vitezei medii cu care parcurge distan a de referin particula din specia

soia.

51

9.4.4. Elaborarea modelului matematic pentru viteza medie cu care parcurge distan a de referin particula din specia bob

În figura 9.7 este prezentat varia ia vitezei medii cu care parcurge distan a de referin particula din specia bob.

Fig. 9.7. Varia ia vitezei medii cu care parcurge distan a de referin particula din specia bob.

9.4.5. Elaborarea modelului matematic pentru viteza medie cu care parcurg distan a de referin particula din specia fasole cu bob mare

În figura 9.8 este prezentat varia ia vitezei medii cu care parcurge distan a de referin particula din specia fasole cu bob mare.

Fig. 9.8. Varia ia vitezei medii cu care parcurge distan a de referin particula din specia

fasole bob mare.

52

Capitolul 10 CONCLUZII GENERALE

Cercet rile teoretice i experimentale ale procesului de cur ire i sortare a

produselor agricole vegetale granulometrice, dup l imea i grosimea acestora, prezentate în aceast lucrare, constituie o încercare de a oferi, printr-o analiz detaliat , rela iile de dependen dintre parametrii constructivi i func ionali ai utilajului folosit pentru separare i caracteristicile particulelor amestecului eterogen, corela ii care pot sta la baza proiect rii i construc iei unor noi tipuri de utilaje de cur ire i sortare a produselor agricole vegetale granulometrice sau pentru modernizarea celor existente.

Ca urmare a anlizei rezultatelor ob inute din studiul teoretic cât i din cel experimental s-au putut elabora urm toarele concluzii:

A. Cu privire la oportunitatea temei 1. În urma studierii materialelor documentare, privind procesul de cur ire

i sortare a produselor agricole vegetale granulometrice, se poate afirma: produsele sub form granulometric provenite din agricultur i din

diverse procese tehnologice formeaz amestecuri eterogene; utilizarea ulterioar a acestor tipuri de amestecuri implic supunerea

acestora unor opera ii de cur ire i sortare realizate concomitent sau separat cu scopul ob inerii unor produse omogene din punct de vedere al propriet ilor;

pentru realizarea separ rii unui amestec de particule eterogen se pot utiliza diferite metode i procedee, acestea fiind alese pe baza propriet ilor fizico-mecanice (umiditatea, forma i dimensiunile particulelor, porozitatea, starea suprafe ei, capacitatea de curgere, puritatea, culoarea, autosortarea) i ale propriet ilor tehnologice (masa hectolitric , masa relativ a 1000 de boabe, masa absolut a 1000 de boabe, masa specific ) ale amestecului respectiv;

procesul de separare a unui amestec de particule dup l imea i grosimea acestora este printre cele mai vechi procedee de separare utilizate;

pentru realizarea cât mai eficient a procesului de separare, amestecul eterogen de particule trebuie supus unei analize granulometrice pentru optimizarea procesului de separare pe site;

inându-se cont de factorii care influen eaz procesul de separare pe site, au fost concepute o serie de utilaje cu scopul de a realiza separarea unui amestec eterogen pe diferite frac ii;

2. În literatura de specialitate, s-a studiat procesul de cur ire i sortare a

produselor agricole vegetale granulometrice în scopul optimiz rii acestuia. Studiile experimentale practice care au pus în eviden comportamentul particulei în toate etapele procesului de separare sunt pu ine din motive tehnologice. De aceea, au fost realizate o serie de simul ri în acest scop.

3. Indiferent de metoda de cercetare utilizat pentru studierea procesului de

separare nu s-a inut cont de comportamentul unei singure particulei solide pe suprafa a de lucru i de aceea, în continuare, în cadrul acestei lucr ri s-a eviden iat importan a pe care o are deplasarea particulei pe suprafa a de lucru.

53

B. Cu privire la fundamentarea teoretic a procesului de cur ire i sortare a produselor agricole vegetale granulometrice

1. Pentru studiul comportamentului unei particule solide pe o suprafa

plan oscilant s-a analizat dinamica acesteia stabilindu-se rela iile matematice i factorii de influen .

2. În func ie de num rul factorilor de influen , în cazul de fa fiind reprezenta i de direc i de deplasare a particulei pe suprafa a de lucru i de for ele care ac ioneaz asupra particulei solode, s-au definit modelele ecua iilor de mi care pentru o particul solid aflat pe o suprafa plan oscilant .

3. De un real folos, pentru identificarea direc iei for ei de iner ie, a fost soft-ul Working Model 2D care a eviden iat diferen a dintre rela iile utilizate în literatura de specialitate, în momentul de fa , i ecua iile de mi care luate în considerare în cadrul acestei lucr ri.

4. Deoarece în literatura de specialitate este prezentat doar distribu ia plan a for elor, care ac ioneaz asupra particulei solide aflate pe o suprafa plan oscilant , în cadrul acestei lucr ri s-a urm rit determinarea parametrilor mi rii spa iale a particulei.

5. Analiza teoretic a comportamentului unei particule solide pe o suprafa plan oscilant ofer posibilitatea determin rii urm torilor parametrii:

a. accelera ia, viteza i deplasarea particulei pe o suprafa plan oscilant ;

b. indicii cinematici care pun în eviden comportamentul particulei solide pe suprafa a plan oscilant , respectiv k, k0, kj, ks, kl i Ka;

c. tura iile care influen eaz comportamentul particulei pe suprafa a plan oscilant ns i nj;

6. Studiul teoretic privind dinamica particulei solide este valabil doar pentru utilajele care folosesc mi carea longitudinal a suprafe ei de lucru.

C. Cu privire la verificarea experimental a teoriei abordate

1. În cadrul cercet rilor experimentale întreprinse: a. s-au folosit atât particule reale cât i experimentale în scopul de a

eviden ia influen a exercitat de caracteristicile acestora asupra procesului de cur ire i sortare pe suprafe e plane oscilante;

b. s-a urm rit comportamentului unei singure particule, pentru a se studia evolu ia acesteia f influen a celorlal i factori (ciocniri cu alte particule, stratificarea masei de particule, frec rile cu particulele învecinate);

c. metodologia de lucru utilizat pentru identificarea traiectoriei unei particule solide pe suprafa a de lucru a generat date care descriu într-un mod fidel comportamentul real al particulei;

d. baza de date generat în cadrul determin rilor experimentale este de un real folos putându-ne ajuta s cunoa tem într-un mod cât mai exect comportamentul particulei solide pe suprafa a de lucru.

2. Din studiul datelor experimentale s-au desprins urm toarele concluzii: a. reprezent rile grafice i rela iile matematice ale func iilor de r spuns

din cadrul experien elor de laborator au scos în eviden influen a

54

parametrilor regimului de lucru ai standului asupra comportamentului unei particule solide aflate pe o suprafa oscilant plan ;

b. totodat se constat c i caracteristicile fizico-mecanice ale particulelor solide pot exercita influen e semnificative asupra comportamentului acetora pe o surpafa plan oscilant .

D. Cu privire la caracterul original al lucr rii

1. Pe baza studiului bibliografic privind procesul de cur ire i sortare a produselor agricole vegetale granulometrice au fost eviden iate:

a. tendin ele actuale cu privire la modul de ac ionare a suprafe elor de lucru utilizate pentru separarea amestecului de particule granulometrice dup dimensiuni;

b. propriet ile fizico – mecanice i propriet ile tehnologice ale produselor agricole vegetale granulometrice care influen eaz procesul de separare mecanic ;

c. rela iile matematice care descriu comportamentul unei particule solide pe o suprafa plan oscilant .

2. Deoarece tendin ele actuale privind utilizarea utilajelor de cur ire i sortare au pus accent pe acest tip de procedeu de separare, lucrarea de fa a avut ca scop aprofundarea studiilor în acest domeniu.

3. Datorit complexit ii modului de descriere al comportamentului unei particule solide pe o suprafa plan oscilant nu au fost realizate studii experimentale reale, fapt pentru care lucrarea de fa a avut ca scop i int un astfel de obiectiv.

4. În cadrul realiz rii studiului teoretic s-a inut cont de comportamentul real al particulei solide rezultând în acest mod ecua iile generale de mi care.

5. În urma acestor experiment ri s-au stabilit corela ii, sub form de rela ii matematice i respectiv grafice, între indicii cinematici ai mi rii i factorii de influen ai procesului de separare.

6. O parte din rezultatele ob inute au fost prezentate la diferite consf tuiri i manifest ri tiin ifice i au fost publicate în diferite reviste de specialitate.

E. Cu privire la c ile de dezvoltare ulterioar a cercet rii 1. Având în vedere tendin a actual privind utilizarea instala iilor de

separare mecanic a produselor agricole vegetale granulometrice, este necesar s se studieze în continuare procesul de separare dimensiunional a unui amestec de particule.

2. inând seama c s-a