Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса. Рубрика в журнале - Вестник аграрной науки Дона
Статья научная
В настоящее время метод дискретных элементов (МДЭ) считается одним из перспективных способов при моделировании процессов обработки почвы и посева рабочими органами сельскохозяйственных орудий. Важным этапом моделирования методом дискретных элементов для получения адекватных результатов является калибровка параметров используемой модели контакта. Для калибровки параметров используемой модели контакта Герца-Миндлина JKR, в которой для описания нормальных сил применяется модель контакта Герца, для тангенциальных сил - модель Миндлина-Дересевича, а для сил учета сцепления почвенных частиц - модель Johnson-Kendall-Roberts (JKR), использована калибровка путем сопоставления результатов физических тестов по определению усилий пенетрации пенетрометра статического действия ПСГ-МГ4 и аналогичных модельных тестов, реализованных идентичным прибором в программном комплексе Rocky DEM. Результаты калибровки параметров контактной МДЭ-модели почвенной среды показали, что из выбранных параметров (коэффициент Пуассона 0,3, коэффициент статического трения 0,9, коэффициент динамического трения 0,7, диаметр частиц 5 мм, модуль Юнга 100 МПа) на характер изменения усилия пенетрации моделируемой почвенной среды значительно влияет поверхностная энергия. На основе сопоставления результатов натурных и модельных экспериментов разработана номограмма для выбора значения поверхностной энергии моделируемой почвенной среды в зависимости от влажности реальной почвы для контактной модели Герца-Миндлина JKR для чернозема легкосуглинистого механического состава. Полученные результаты калибровки по поверхностной энергии от 120 до 160 Дж/м2 соответствуют оптимальной влажности почвы в диапазоне от 14% до 25%. Полученные результаты необходимо применять при моделировании технологического процесса обработки почвы и разработки на их основе цифровых двойников почвообрабатывающих и посевных машин для прогнозирования энергетических и агротехнических показателей. По результатам проведенных исследований в перспективе планируется создание цифрового двойника почвенного канала с калибровкой физико-механических свойств различных типов почвы.
Бесплатно
Экспериментальное исследование процесса дозирования семян аппаратом с нагнетаемым потоком воздуха
Статья научная
Исследования технологических процессов по возделыванию полевых культур позволяют выявить закономерности их протекания с целью дальнейшего совершенствования. Исследования пунктирного высева семян перспективными аппаратами позволят повысить качество их работы. Одним из перспективных аппаратов является дозатор с нагнетаемым потоком воздуха. Выполнено экспериментальное исследование процесса дозирования семян кукурузы аппаратом с нагнетаемым потоком воздуха, разработанным в Азово-Черноморском инженерном институте ФГБОУ ВО Донской ГАУ и используемым на сеялке пунктирного высева СПВ-870 (изготовитель ООО «НИПВФ «Тензор-Т»). Научные задачи, поставленные при проведении экспериментального исследования, реализованы методами математической статистики и планирования эксперимента. Для лабораторного исследования процесса дозирования семян кукурузы аппаратом с нагнетаемым потоком воздуха разработан цифровизированный стенд. Стенд позволяет фиксировать количество семян в дозирующих единицах высевающего диска в заборном устройстве аппарата. Это позволило провести многофакторный эксперимент типа 23. Исследовано влияние на подачу семян кукурузы трех факторов: диаметра воздушного отверстия в дозирующей единице диска, давления воздуха в аппарате, частоты вращения диска аппарата на верхнем и нижнем уровнях. Выявлена эмпирическая зависимость влияния исследуемых факторов на процесс дозирования семян кукурузы. Используя общепринятый метод планирования и обработки эксперимента, проведен анализ полученных экспериментальных результатов, синтезирована математическая модель. Подставляя значения факторов в разработанную модель, синтезированы выражения для построения графиков изолиний сечений поверхности отклика в кодированном и в натуральном виде. Построены графики изолиний односемянной подачи семян кукурузы дозирующими единицами аппарата с нагнетаемым потоком воздуха. При помощи графиков определяются необходимые рациональные параметры и режимы для качественной работы аппарата с нагнетаемым потоком воздуха. Использование рациональных параметров позволит довести количество односемянных подач аппаратом с нагнетаемым потоком воздуха до 95-98%.
Бесплатно
Статья научная
Данное исследование посвящено экспериментальному определению оптимальных параметров объемного дозатора непрерывного действия с цилиндрическим рабочим органом и выявлению ключевых факторов, влияющих на его конструктивнотехнологические характеристики. Разработанная экспериментальная установка дозатора оснащена механизмом регулирования производительности, обеспечивающим подачу от 100 кг/ч до 2,0 т/ч. Энергоемкость привода, способного обеспечить производительность экспериментальной установки до 2,0 т/ч, не превышает 800 Вт. Частота вращения рабочего цилиндра дозатора может быть изменена в диапазоне от 25 до 150 оборотов в минуту. В качестве критерия оптимизации была выбрана максимальная производительность дозирования сыпучих компонентов при минимальных энергозатратах. Варьируемыми параметрами исследования являются угол наклона рабочего цилиндра и частота вращения рабочего цилиндра дозатора. Диаметр рабочего цилиндра дозатора (D = 0,08 м) оставался постоянным. Другие факторы, влияющие на процесс дозирования, считались неизменными. Проведенные экспериментальные исследования показали высокую степень согласованности полученных результатов с теоретическими данными при коэффициенте кинематического режима К в диапазоне от 0 до 0,3. На основании полученных экспериментальных результатов определили, что максимальная производительность дозатора (0,19–0,20 кг/с, или 700–750 кг/ч) достигается при частоте вращения рабочего цилиндра 90–100 об/мин. и угле его наклона 20°. Для практических расчетов производительности дозатора рекомендуется выбирать коэффициент кинематического режима К в пределах от 0 до 0,3. При этом следует учитывать зависимость значения К от насыпной плотности материала: чем выше плотность, тем меньшее значение К необходимо выбрать и, соответственно, большее значение угла наклона. Регулирование производительности дозатора при заданных значениях частоты вращения и диаметре цилиндрического рабочего органа предлагается осуществлять путем изменения угла наклона рабочего цилиндра.
Бесплатно
Статья научная
Одним из существенных факторов, оказывающих влияние на травмирование семян, является способность рабочей поверхности сельскохозяйственных машин поглощать удар. Использование стальных элементов конструкций приводит к значительному травмированию семенного материала. Поэтому для достижения высоких показателей целостности семян необходима замена стальных жестких конструктивных элементов, взаимодействующих с семенами, на полиуретановые эластомеры, способные выдерживать значительные упругие деформации растяжения-сжатия и поглощать ударное воздействие на семена. Планируется создать мобильный модульный сортировально-протравочный комплекс. Рабочие органы и элементы технических устройств, входящих в этот комплекс, будут изготовлены из высокоэластичного полиуретана, что позволит не сомневаться не только в надежности рабочих органов, но и в травмобезопасности для семенного материала. Для изготовления ударопоглощающих рабочих органов технических устройств, рекомендуемых к использованию в технологии подготовки семян к посеву, был выбран полиуретановый эластомер марки Адипрен-L167. Образец, вырезанный штанцевым ножом из полиуретановой пластины, подвергался деформации растяжения до разрыва на оригинальной разрывной испытательной машине, разработанной и изготовленной в Азово-Черноморском инженерном институте. Определены характеристики прочности и пластичности эластомера марки Адипрен-L167, поострен график зависимости напряжения от относительной деформации образца. Сравнительный анализ физико-механических характеристик эластомера, полученных при выполнении экспериментов, с аналогичными характеристиками, указанными производителем, показал, что предел прочности экспериментального образца несколько ниже значения, указанного изготовителем. Определено истинное напряжение в момент разрыва. Данная характеристика не была заявлена производителем, но весьма значима при выборе высокоэластичного полиуретана в качестве материала для изготовления рабочих органов сельскохозяйственных машин, работающих в условиях значительных деформаций растяжения и динамического нагружения. Анализ результатов экспериментальных исследований высокоэластичного полиуретана позволил сформулировать требования к выбору эластомера для изготовления ударопоглощающих рабочих органов сельскохозяйственных машин.
Бесплатно
Энергосберегающая охладительная установка для горных пастбищ
Статья научная
Российская Федерация обладает всеми возможностями занять ведущее место по экспорту молока. Экспортный потенциал достаточно велик с учетом несопоставимых кормовых ресурсов относительно других стран-производителей. Территории угодий для ведения молочного животноводства в России достаточно обширны и имеют различия в том числе и в географическом расположении. В частности, горные пастбища, площадь которых достигает около двух миллионов гектаров только на территории Северо-Кавказского федерального округа. Обеспеченность научным сопровождением и внедрение адаптированных к горным условиям и энергосберегающих технических средств молокопроизводства позволит заложить в стране основу производства питьевого коровьего молока в экологически чистой зоне страны. При использовании технических средств для производства коровьего молока в Кабардино-Балкарской Республике выявились нарушения работы серийных доильных аппаратов, используемых в условиях горных хозяйств. А именно, нарушаются соотношения между длительностями тактов, за счет чего происходит рост травматизма дойных коров, как следствие - увеличение количества маститных заболеваний, а в результате - понижение продуктивности животных и производительности труда операторов машинного доения. Участились случаи досрочной выбраковки продуктивного скота. Имеются сложности в энергообеспечении горных доильных центров, куда входит оборудование по первичной обработке и хранению молока. Особенно нуждаются в бесперебойном энергопотреблении технические средства охлаждения и хранения молока, а сложность их обслуживания и наличие вредных реагентов дополнительно усугубляют общий набор недостатков. Перечисленные отрицательные стороны производственного процесса снижают экономическую привлекательность молокопроизводства в условиях горных пастбищ. Дается анализ в направлении охлаждения и хранения коровьего молока. Приводятся данные энергозатрат на охлаждение свежевыдоенного молока. Разработана энергосберегающая холодильная установка для условий горных пастбищ, работающая от возобновляемого источника реки или ручья. Предлагаемая холодильная установка апробирована в условиях горных пастбищ Северного Кавказа совместно со всем комплексом технических средств доильного центра.
Бесплатно
Энергосбережение при производстве комбикормов
Статья научная
В работе отмечено, что развитие технологий и оборудования для производства комбикормов должно быть направлено на повышение их качества при снижении материальных, энергетических и трудовых затрат. Для разрешения этой проблемы необходимо изыскивать ресурсосберегающие технологии и автоматизировать процессы производства комбикормов. При совершенствовании конструкций машин для измельчения зерна с целью повышения их энергоэффективности рекомендуется следующее: использование метода направленного прямого удара при помощи тонких рабочих органов, который признан наиболее энергосберегающим способом измельчения; своевременное удаление измельчённого продукта из камеры измельчения для предотвращения появления мелкодисперсной фракции (пыли); гарантированная надежность при максимальной конструктивной простоте. Разработанная конструкция дробилки прямого удара с предварительной сепарацией зерна обеспечивает производительность 800–1100 кг/ч при частоте вращения ротора 2000 об/мин. с получением модуля помола зерна 1,4–2,0 мм. При этом удельная энергоемкость процесса дробления снизилась почти вдвое по сравнению с дробилкой ДМБП и составила 4,55–3,80 кВт ч/т. Определено, что в готовом продукте при влажности зерна 14–15% содержание пылевидной фракции (частицы диаметром менее 0,25 мм) составляет: для пшеницы – 2,77%; для ячменя – 2,86% и для их смеси – не более 2,81%. Сравнительный анализ конструкций и принципов работы дозаторов для сыпучих материалов показал, что дозатор непрерывного действия с цилиндрическим рабочим органом обладает высокой перспективностью. Он обеспечивает точное дозирование смесей, имеет низкое энергопотребление (до 0,6 кВт при производительности до 1,0 т/ч) и простую конструкцию. Агрегаты для производства комбикормов позволяют снизить потребляемую мощность на производство комбикормов до 3–8 кВт, не снижая качество получаемого комбикорма за счет использования дробилки прямого удара с предварительной сепарацией зерна, высокоскоростного смесителя и дозаторасмесителя с цилиндрическим рабочим органом.
Бесплатно
