Construction of a regression model for assessing the efficiency of separation of lightweight seeds on vibratory machines involving measures to reduce the harmful influence of the aerodynamic factor

Abstract

When separating (cleaning) lightweight seed mixtures with the help of vibratory machines, there is an issue related to the harmful effect of air movement in the gaps between parallel working surfaces of vibratory machine units. This factor is particularly harmful to seed material, which is sensitive to air movement (some medicinal and vegetable crops). To address this issue, the design of vibratory machines is changed while their operational regimes are configured accordingly. This requires many full-scale experiments and (or) time-consuming personal computer-based simulation of the working processes of the vibrational motion of such seed mixtures. This paper proposes several regression models that make it possible to replace time-consuming numerical modeling with simple analytical expressions (regression equations). These equations are used for a quantitative assessment of the degree of influence of aerodynamics on the kinematic parameters of the vibrational motion of particles of seed mixtures. The assessment is derived depending on the geometric characteristics of the aerodynamic screen, the design of the unit, and the amplitude of oscillations of the working surfaces of a vibratory machine. The models take the form of equations of multiple linear regression of the second order, obtained on the basis of a series of numerical experiments. The processes of vibration movement of the seed material of parsnips, lettuce, and fragrant dill were investigated. The coefficient of determination equaled 0.956...0.967. The results reported here are useful for the construction of algorithms to optimize the design and adjust the operating modes of vibratory separators according to the criterion of minimizing the harmful effects of the aerodynamic factor. При розділені (очистці) легковажних насіннєвих смішив за допомогою вібраційних машин існує проблема шкідливого впливу руху повітря в зазорах між паралельними робочими поверхнями блоків вібромашини. Особливо цей фактор є шкідливим для насіннєвого матеріалу, який чутливий до руху повітря (деякі лікарські і овочеві культури). Для розв’язання вказаної проблеми здійснюється змінення конструкції та відповідна настройка режимів роботи вібраційних машин. Це потребує проведення великої кількості натурних експериментів та (або) трудомісткого моделювання на персональному комп'ютері робочих процесів вібраційного руху таких насіннєвих смішив. Запропоновано кілька регресійних моделей, які дозволяють замінити трудомістке чисельне моделювання простими аналітичними виразами (регресійними рівняннями). За допомогою цих рівнянь здійснюється кількісна оцінка ступеня впливу аеродинаміки на кінематичні параметри вібраційного руху частинок насіннєвих сумішей. Оцінка виводиться залежно від геометричних характеристик аеродинамічного екрану, конструкції блоку і амплітуди коливань робочих поверхонь вібраційної машини. Моделі мають вид рівнянь множинної лінійної регресії другого порядку, які отримані на підставі проведення серії чисельних експериментів. Досліджувалися процеси вібраційного руху насіннєвого матеріалу пастернаку, салату листкового і кропу запашного. Досягнута якість регресійних моделей для цих культур складає, відповідно: 153, 186 і 122 а критерієм Фішера. Коефіцієнт детермінації дорівнює 0,956…0,967. Представлені результати є корисними для розробки алгоритмів оптимізації конструкції та налаштування режимів роботи вібраційних сепараторів за критерієм мінімізації шкідливого впливу аеродинамічного фактору