Введение. Большое значение для использования пчелиных сотов в качестве воскового сырья имеет отсутствие в них посторонних примесей. Часто выбракованные соты бывают сильно загрязнены продуктами жизнедеятельности пчел: пергой, прополисом, обрывками коконов, остающимися от расплода, и т. п. [1–3]. Основную долю среди органических загрязнителей занимает перга. Ее содержание в сотах может составлять сотни процентов от их чистой массы [4–9]. При перетопке таких сотов расплавленный воск задерживается на поверхности частиц перги, впитывается в нее. Увеличивается количество связанного воска, остающегося в отходах, а качество вытапливаемого воска снижается [2, 5, 10–12]. Нами были предложены различные способы и механизированные средства очистки воскового сырья перед перетопкой [13–19]. Одним из таких решений является неразрушающая вибрационная очистка с применением разработанной нами вибрационной установки [20].Цель исследования: установление влияния основных режимных параметров вибрационной очистки пчелиных сотов (частоты и амплитуды вибрации) на производительность рабочего процесса.Задачи исследования: 1) определить рациональное значение амплитуды и частоты вибрационного воздействия, оказываемого на восковую основу пчелиных сотов; 2) определить рациональное значение времени вибрационного воздействия, при котором восковая основа сохраняет целостность (не разрушается); 3) определить возможный процентный выход извлекаемых органических загрязнений при рациональных значениях амплитуды, частоты и времени вибрационного воздействия.Объекты и методы исследования. Лабораторная установка для вибрационной очистки сотов от загрязнений состоит из вибрационного стола, органов управления, измерительных приборов и датчиков (рис. 1).   Рис. 1. Лабораторная установка для вибрационной очистки пчелиных сотов от загрязнений:а – схема вибрационного стола; б – общий вид установки во время испытаний; 1 – неподвижная рама; 2 – подвижная рама; 3 – сотодержатель; 4 – роликовые опоры; 5 – пружинный амортизатор; 6 – электрический вибровозбудитель; 7 – выгрузная горловина; 8 – набор накопительных емкостей; 9 – осциллограф; 10 – ЛАТР; 11 – блок питания; 12 – измерительные приборы для снятия электрических характеристик (М-838)  Рамка с сотами закрепляется в сотодержателе 3, и установка приводится в действие. Амплитудой и частотой вибрации управляли изменением питающего напряжения при помощи ЛАТР 10 и установкой различных эксцентриков на валу вибровозбудителя 6. Измерение частоты и амплитуды колебаний проводили с использованием осциллографа 9 (см. рис. 1).Для проведения исследования использовали сушь сотов, выбракованную пчеловодами во время формирования пчелиного гнезда на зиму. Соторамки, взятые с пасек различных районов Рязанской области, располагали на стеллажах, находящихся в отапливаемых помещениях, и выдерживали в таких условиях на протяжении 1,5–2 месяцев, в результате чего влажность загрязнений в сотах снижалась до 6–11 %. При наличии «свежих сотов» их досушивали конвективным способом до требуемой величины влажности. Влажность загрязнений определяли по стандартной методике определения влажности перги (ТУ 10 РФ 505-92).Предварительно проведенные исследования позволили определить факторы, значимо влияющие на исследуемый процесс: частота колебаний, амплитуда, продолжительность вибрационного воздействия на соты. В качестве критерия оптимизации приняты: процент извлеченных загрязнений P, %; производительность процесса очистки Q, кг/ч. В результате предварительных исследований также установлено, что время, через которое происходит разрушение восковой основы, зависит от частоты и амплитуды вибрации. При частотах 60–90 Гц разрушение происходит быстро, при этом в сотах остается достаточное количество неизвлеченной перги. При частоте 30 Гц восковая основа в течение длительного времени сохраняет целостность, и потенциально возможное количество перги извлекается до разрушения. В связи с вышесказанным, произвести двухфакторный регрессионный анализ зависимости процента извлекаемых загрязнений от режима вибрации по полученным экспериментальным данным не представляется возможным.Исследование проводили при трех различных значениях амплитуды вибрации: 0,5; 1,25 и 2 мм. В процессе вибрационной очистки сотов измеряли время воздействия вибрации на соторамку, затем взвешиванием извлеченных загрязнений на лабораторных весах марки ВЛКТ-500М устанавливали количество извлеченных загрязнений, определяли процент извлечения и производительность процесса очистки.Результаты предварительных экспериментов показали, что производительность извлечения гранул перги неодинакова на протяжении всего цикла вибрационной очистки. Поэтому для измерения производительности в разные промежутки времени цикл очистки разбили на контрольные интервалы одинаковой продолжительности – по 20 секунд. На протяжении одного интервала извлекаемые из сотов гранулы перги, проходя через выгрузную горловину, накапливались в отдельной емкости 8 (см. рис. 1). По истечении каждого интервала емкость менялась. Таким образом измеряли количество перги, извлеченной в течение одного контрольного интервала времени. Измерение прекращалось, когда из выгрузной горловины переставала выходить перга, либо при разрушении сотов. Поэтому для каждого опыта (то есть для каждой отдельной соторамки) количество интервалов – величина непостоянная. Оставшуюся в соте пергу извлекали ручным способом. Количество перги в каждой контрольной емкости и количество извлеченной ручным способом из сотов перги взвешивали на весах.Процент извлеченных загрязнений Pi , %, в каждой контрольной емкости, то есть за i-й интервал времени, вычислялся по формуле                              (1)где mi – масса извлеченных загрязнений в i-й емкости, г; – общая масса извлеченной перги за весь цикл, г; mр – масса загрязнений, извлеченных ручным способом, г; n – количество интервалов на 1 цикл (рамку, опыт).Процент гранул P, %, извлеченных за один рабочий цикл, характеризует качество очистки отдельной соторамки и определяется выражением               .                (2)Так как содержание перги в сотах варьирует в широких пределах – от 50 до 800 г [1, 2, 15], то неодинаковым для разных сотов будет и массовый выход извлекаемых загрязнений, как общий, так и в пределах контрольных интервалов времени. Поэтому при определении производительности процесса вибрационной очистки в качестве единицы измерения производительности целесообразно выбрать не весовой показатель, а процентный в единицу времени. Таким образом, производительность процесса вибрационной очистки на каждом интервале цикла Qi (% в секунду) будет равна следующему:                                                        (3)где t – длительность одного интервала (t = 20 с).Опыты проводили с 5-кратной повторностью (для 5 сотов с различной степенью загрязненности пергой) при разных значениях частоты и амплитуды вибрации.Результаты исследования. В процессе эксперимента вибрационное воздействие продолжали до разрушения сота, при этом фиксировали время сохранения целостности восковой основы. На рисунке 2 представлена гистограмма, описывающая процентный выход перги из сотов в различные промежутки времени (i) процесса вибрационного воздействия при частоте 30 Гц и значении амплитуды колебаний рамки с сотами, равном 2 мм.   Рис. 2. Выход перги при частоте 30 Гц и амплитуде 2 мм  Из приведенной гистограммы следует, что наиболее интенсивное удаление гранул перги из сотов происходит в течение первых 20 с вибра­ционного воздействия. Дальнейшая очистка сотов происходит при постепенном замедлении скорости покидания пергой ячеек сот, и в течение 3,5–4 мин извлекается основная масса загрязнений – 80–87 % от общего содержания перги в сотах.Далее был произведен подсчет суммарного выхода загрязнений (накопленного процента) в каждом контрольном интервале времени и по полученным данным построены регрессионные модели, определяющие зависимость полного процентного выхода загрязнений от времени вибрационного воздействия при частоте 30 Гц и амплитудах 2; 1,25 и 0,5 мм:                           (4) при соответствующих значениях коэффициента детерминации 0,998; 0,995 и 0,994. Полученные аналитические зависимости представлены графически на рисунке 3.    Рис. 3. Зависимость общего (суммарного) процента P, %, удаляемых загрязненийот продолжительности t, с, вибрационного воздействияпри частоте 30 Гц и различных значениях амплитуды Заключение. Из анализа полученных зависимостей следует, что при малых значениях амплитуды вибрационного воздействия (0,5 мм) суммарный процент извлекаемых загрязнений через 4 мин после начала процесса очистки стабилизируется на уровне 80 %, а при увеличении амплитуды до 2 мм показатель возрас­тает до 85–87 %. Вибрационную очистку пчелиных сотов целесообразно проводить при частоте вибрации рамок 30 Гц.