Процессы и машины агроинженерных систем. Рубрика в журнале - Инженерные технологии и системы
Статья научная
Введение. Обработка почвы является неотъемлемой операцией сельскохозяйственного производства, для проведения которой личными подсобными и крестьянско-фермерскими хозяйствами широко применяются мотоблоки, оснащенные тяговыми и тягово-приводными сменными адаптерами. Одним из главных показателей эффективного функционирования мотоблоков является обеспечение равномерного движения при минимально допустимом буксовании ведущих колес с почвой. При этом определяющим силовым фактором является сила тяги на ведущих колесах почвообрабатывающего агрегата, объективное значение которой, как показывают исследования, можно получить только в ходе проведения экспериментальных исследований. Материалы и методы. Для определения силы тяги на ведущих колесах мотоблока экспериментальным путем была предложена и обоснована конструкция стенда (Патент РФ на полезную модель № 188610 «Подвижный модуль испытательного стенда»), а также составлена методика планирования и проведения многофакторного эксперимента по определению силы тяги. Результаты исследования. В результате проведенных лабораторных испытаний были получены расчетные зависимости силы тяги на ведущих колесах мотоблока «Нева» МБ23-МультиАГРО Pro в зависимости от почвенных условий и с учетом его конструктивно-технологических параметров, режимов функционирования, а также силы сопротивления перекатыванию. Обсуждение и заключение. Совместное использование регрессионных моделей силы тяги с условиями обеспечения равномерного движения при минимально допустимом буксовании ведущих колес мотоблока с почвой в последующем позволит получить допустимые значения скорости движения и сформировать зоны наиболее эффективного его функционирования.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена описанию специализированного программного обеспечения стенда, разработанного для контроля технического состояния отечественных и зарубежных объемных гидроприводов в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров. Представлены результаты стендовых испытаний с использованием гидравлического стенда и программного обеспечения. Материалы и методы. Для разработки прикладного программного обеспечения в работе использован графический язык программирования G среды программирования Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench (LabView) компании National Instruments. Достоверность полученных результатов подтверждена серией стендовых испытаний с отечественными и зарубежными объемными гидроприводами. Результаты исследования. Разработано и практически реализовано новое специализированное программное обеспечение стенда для контроля технического состояния разномарочных объемных гидроприводов отечественного и зарубежного производства в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров. Программное обеспечение собирает, обрабатывает и сохраняет данные с датчиков в процессе испытания, рассчитывает и выводит измерительную информацию, проводит внелабораторный анализ процесса испытаний в графическом, текстовом и видеоформатах, а также тарировку датчиков, хранит результаты испытаний в электронной библиотеке программы. Специализированное программное обеспечение работает под управлением операционной системы Microsoft Windows 7 x86 (32-bit) и устанавливается на персональном компьютере блока обработки данных гидравлического стенда. Разработанное программное обеспечение характеризуют эргономичность пользовательского интерфейса, возможность контролировать все параметры диагностирования испытуемых объемных гидроприводов. Обсуждение и заключение. Специализированное программное обеспечение и стенд позволяют в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров с высокой точностью определять (контролировать) все параметры технического состояния наиболее распространенных отечественных и зарубежных объемных гидроприводов в соответствии с требованиями заводов-изготовителей.
Бесплатно
Статья научная
Введение. До 23 % всех блоков цилиндров бывших в эксплуатации двигателей Д-245, Д-260 имеют износы гнезд под бурт гильзы по глубине и подлежат выбраковке. Поэтому основной задачей исследования являлось повышение долговечности блоков цилиндров вышепредставленных двигателей за счет обработки посадочных мест в ремонтный размер с последующей установкой регулировочных шайб. Материалы и методы. В статье для решения поставленных задач использовался метод размерного анализа. На основании данных, представленных в технической документации, произведен расчет размерных цепей при движении поршня к нижней и верхней мертвым точкам. Результаты исследования. Благодаря проведенным исследованиям размерных цепей было установлено, что при движении поршня к нижней и верхней мертвым точкам с зазорами в соединениях, соответствующих новым агрегатам, расстояние между днищем поршня и головкой блока может составлять от 0,488 до 1,592 мм, а с зазорами, соответствующими допустимым при эксплуатации, - от -0,035 до 1,15 мм. По результатам расчетов глубина гнезда под бурт гильзы в процессе расточки должна находиться в пределах 9,4+0,0| мм, то есть в интервале 9,44...9,48 мм. Обсуждение и заключение. В результате исследования размерным анализом установлено, что допустимая величина на фрезерование привалочной плоскости блока составляет 0,35 мм, а глубина обработки бурта гильзы при установке регулировочной шайбы толщиной 0,4 мм должна составлять от 9,45 до 9,47 мм.
Бесплатно
Результаты исследований повреждения семян мелкосеменных культур дисковым высевающим аппаратом
Статья научная
Введение. В связи с увеличением поголовья крупного рогатого скота остро встает вопрос производства высококачественных кормов. В последнее время в сельских хозяйствах все больше посевных площадей выделяются под кормовые культуры. Однако данная мера не способна решить проблему без увеличения урожайности возделываемых культур. Для обеспечения их максимальной продуктивности необходимо качественное дозирование семенного материала при посеве. Это особенно актуально при посеве мелкосеменных культур, нормы высева которых незначительны. Равномерное распределение небольших по размеру семян по площади питания без травмирования семенного материала сопряжено с определенными трудностями. В связи с этим целью данной работы является построение математической модели, описывающей процесс повреждения семян в зависимости от конструктивных и кинематических параметров дискового высевающего аппарата. Материалы и методы. На кафедре сельскохозяйственных машин имени профессора А. И. Лещанкина ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» на основании предварительных экспериментальных данных была разработана конструкция высевающего аппарата с вертикальным ячеистым диском с целью, повышения точности распределения семян мелкосеменных культур с минимальным их повреждением. Результаты исследования. В результате обработки полученных данных было определено значение целевой функции и построено уравнение регрессии, описывающее процесс повреждения семян дисковым высевающим аппаратом, в зависимости от его конструктивных и кинематических параметров.Для построения математической модели оценки влияния отдельных факторов (а также их взаимодействия) на степень повреждения посевного материала был проведен многофакторный эксперимент. Полученные данные обрабатывались с помощью программы «Statistica-6». Обсуждение и заключения. Для снижения уровня повреждения семян мелкосеменных культур разработанным дисковым высевающим аппаратом необходимо использовать диски с максимально возможным количеством ячеек, а угол установки отражателя семян не должен превышать 15о.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Сельскохозяйственные машины и устройства, применяемые в уборке белого люпина, не обеспечивают полноту сбора семян, что приводит к нарушению агротехнических требований, предъявляемых к уборке зернобобовых культур. Необходим поиск новых технологических и технических решений, позволяющих уменьшить потери семян во время этого процесса. Наиболее перспективным вариантом решения проблемы уборки белого люпина видится применение индустриально-поточной технологии совместно с совершенствованием способа очеса растений на корню очесывающей жаткой. Материалы и методы. В статье представлена конструкция лабораторной установки с экспериментальными рабочими органами, позволяющая моделировать процесс уборки белого люпина способом отделения семенной части растений на поле. Обоснование параметров и режимов работы очесывающей жатки с гребенками для крупносемянных культур выполнено эмпирическим методом посредством использования теории многофакторного эксперимента. Представлен алгоритм выполнения и результаты экспериментальных исследований по определению полноты сбора семян. Результаты исследования. Приведены результаты камеральных исследований очесывающей жатки с гребенками для крупносемянных культур по определению качественных показателей полноты сбора семян белого люпина. Определено, что максимальная полнота сбора семян составляет 99,5 %. Обсуждение и заключение. При исследовании технологического процесса уборки семян белого люпина сорта «Дега» очесывающей жаткой с гребенками для крупносемянных культур в камеральных условиях были экспериментально изучены физико-механические свойства растений, уточнены их морфологические признаки, определены режимно-технологические параметры очесывающей жатки, позволяющие обеспечить потери семян в пределах агротехнических требований (0,5 %).
Бесплатно
Статья научная
Введение. Шелушение перед помолом увлажненного зерна позволяет удалить с поверхности большую часть внешних оболочек с находящимися на них загрязнениями. Наиболее распространенными в настоящее время машинами для шелушения являются устройства, работающие по принципу «сжатие и трение», в которых зерновки перемещаются по фрикционным поверхностям рабочих органов. Целью данного исследования является установление и выбор конструктивных и кинематических параметров рабочих органов машины, при которых наиболее эффективно выполнялся бы процесс шелушения; проведение энергетической оценки процесса шелушения зерна. Материалы и методы. Для определения зависимости конструктивных и режимных параметров машины от угла наклона и угла высштамповки ситового цилиндра была составлена схема движения зерновки по наклонному цилиндру с использованием элементов теории движения точки по шероховатым поверхностям. Движение зерновки по поверхности цилиндра рассмотрено методами аналитической динамики. Результаты исследования. Выражены значения геометрических параметров положения частицы в точке А в функции от угла наклона цилиндра α и угла, характеризующего форму наклонной линии высштамповки цилиндра β. Проведена энергетическая оценка процесса шелушения зерна. При радиусе ситового цилиндра R0 = 0,135 м, ширине рабочего кольцевого зазора к = 0,01 м, длине цилиндра L = 0,4 м, горизонтальном расположении цилиндра, угловой скорости вала ω = 90 рад/с, угле наклона высштамповки β = 22º расчетная мощность составила Р = 4,5 кВт. Обсуждение и заключение. В результате проведенного анализа траектории движения зерна, находящегося на поверхности цилиндра, были получены выражения, связывающие форму наклонной линии высштамповки цилиндра, характеризуемую углом β, с углом наклона α и радиусом R0 цилиндра, угловой скоростью вала и фрикционными свойствами зерна. Полученные аналитические зависимости могут быть использованы для приближенного определения конструктивных и кинематических параметров шелушильной машины.
Бесплатно
Совершенствование технологии переработки сои с использованием ультразвука
Статья научная
Введение. Белок сои близок по свойствам белку животного происхождения. Основным недостатком сои является содержание в ней значительного количества специфических белков-ингибиторов, образующих с протеолитическими ферментами животного происхождения (в частности, трипсином и химотрипсином) устойчивые комплексы, в составе которых фермент теряет активность. Ингибиторы резко снижают эффективность усвоения белка, вызывая угнетение роста и панкреатическую гипертрофию. По этой причине усвояемость белка сои крайне низкая, и на практике возникает необходимость снижения активности пищеварительных ингибиторов и нейтрализации уреазы различными методами, основанными на гидротермической обработке. Однако используемые в настоящее время технологии обладают низкими показателями эффективности переработки сои как с позиции качества получаемого продукта, так и с позиции его себестоимости. Целью работы было снижение активности веществ антипитательной направленности в сое с одновременным обеспечением высокого качества белка за счет интенсификации процесса экстрагирования водорастворимых ингибиторов протеаз ультразвуком. Материалы и методы. Тормозящее действие ингибиторов, оказываемое на ферменты пищеварительного тракта, определялось согласно казеинолитическому методу М. Л. Какейда (в модификации И. И. Бенкен), основанному на сравнении протеолитической активности растворов фермента в присутствии ингибитора и без него. Вязкость водно-соевой суспензии определялась на ротационном вискографе «Brabender». Результаты исследования. В результате теоретических исследований были сформулированы факторы, влияющие на эффективность обработки сои в интенсивном ультразвуковом поле: степень измельчения; концентрация и количество окислительного раствора; вязкость водно-соевой суспензии; динамика экстрагирования и конструктивные особенности установки для ультразвуковой обработки зерна сои. Экспериментальные исследования позволили определить конструктивные параметры установки для ультразвуковой обработки зерна сои и рациональные технологические режимы, обеспечивающие эффективную нейтрализацию веществ антипитательной направленности: частота вращения мешалки - 10-20 мин-1; частота ультразвукового излучения - 18-20 кГц; производительность установки - 120 кг/ч; степень нейтрализации фермента уреазы при окислении - 92 %; степень извлечения водорастворимого ингибитора - 86 %. Обсуждение и заключения. Была разработана и проведена производственная проверка технологии и установки, позволяющих вести обработку сои в интенсивном поле ультразвуковых волн. Предложенная технология обеспечивает нейтрализацию вредных соединений на 80-90 % при среднем росте эффективности белка на 33 %. Срок окупаемости капиталовложений на внедрение технологии и оборудования составляет 1,17 года.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Комбайновый зерновой материал содержит кроме полновесного зерна сорные примеси, в том числе вредные, к которым относятся ядовитые склероции спорыньи. Существующие зерноочистительные машины не обеспечивают в ходе одного технологического процесса полное выделение ядовитых склероций спорыньи из-за схожести физических свойств. Полное выделение спорыньи из зерна за один технологический процесс возможно по плотности применением водных растворов неорганических солей. Поэтому актуальным вопросом является разработка машины выделения вредных примесей мокрым способом. Материал и методы. Рассматривается падение отдельных зерен ржи, пшеницы, ячменя и овса, имеющих форму, близкую к эллипсоиду, из выходного отверстия загрузочного бункера в жидкость плотностью 1,0; 1,05; 1,10 и 1,15 • 103 кг/м3. Теоретические исследования выполнены при плотности зерен (1,2...1,5) • 103 кг/м3, длине (5,0...10,0) • 10-3 м, ширине (1,4...3,6) • 10-3 м и толщине (1,2...3,5) • 10-3 м методами математического моделирования с применением законов механики и гидродинамики. Результаты исследования. Для разработки машины выделения вредных примесей мокрым способом проведена оценка высоты расположения выходного отверстия загрузочного бункера относительно поверхности водного раствора соли. Получены формулы для определения минимальной высоты, необходимой для преодоления эллипсоидальной зерновкой силы Архимеда, сил поверхностного натяжения и гидродинамического сопротивления жидкости с учетом закона сохранения энергии. Обсуждение и заключение. Установлено, что минимальная высота расположения выходного отверстия загрузочного бункера относительно поверхности жидкости зависит от ориентации зерновок в момент вхождения в нее, их линейных размеров и плотности, а также плотности водного раствора соли. Высота расположения выходного отверстия загрузочного бункера, необходимая для гарантированного преодоления поверхностного натяжения жидкости всеми зерновками, составляет 57,1 • 10-3 м.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена повышению надежности головок блоков цилиндров за счет восстановления работоспособности клапанного механизма и элементов привода. Материалы и методы. Для определения возможного хода гидрокомпенсаторов клапанных механизмов в новых и бывших в эксплуатации головках блоков цилиндров двигателя ЗМЗ-406 был использован метод размерного анализа. На основании микрометражных исследований и проведенных расчетов было описано несколько способов восстановления работоспособности головки блока цилиндров. Результаты исследования. В результате проведенных исследований размерных цепей было установлено, что ход гидрокомпенсаторов в клапанных механизмах новых головках блоков цилиндров двигателя ЗМЗ-406 составляет 2,3 мм с предельными отклонениями ±0,15 мм. Для обоснования рациональных способов восстановления был произведен расчет размерной цепи, где в качестве допусков составляющих звеньев использовались предельные значения износов поверхностей, определяемые микрометражными исследованиями бывших в эксплуатации головок блоков цилиндров. В результате было установлено, что при наилучшей комбинации износов возможный допустимый ход гидрокомпенсатора составляет 1,98 мм, а при наихудшей - -0,74 мм, т. е. хода гидрокомпенсатора не хватает, чтобы компенсировать износы составляющих звеньев. Обсуждение и заключения. Было предложено 4 способа повышения работоспособности клапанных механизмов. В качестве критерия выбора способа ремонта рекомендуется использовать суммарное значение просадки клапана. Ход гидрокомпенсаторов после ремонтных воздействий составляет в данном случае 1,57-2,36 мм, что соответствует ходу гидрокомпенсаторов новых головок блоков цилиндров.
Бесплатно
Технологическая настройка сельскохозяйственных машин на основе нечеткой логики
Статья научная
Введение. Поиск оптимальных значений регулируемых параметров зерноуборочного комбайна в полевых условиях является нетривиальной задачей. Повысить уровень качества уборочных работ можно одновременным совершенствованием конструкции машины и внедрением интеллектуальных автоматизированных систем на основе нечеткого управления. В работе рассматривается задача информационной поддержки при принятии решений о предварительной технологической настройке сложных уборочных машин, функционирующих в постоянно меняющихся полевых условиях. Объект исследования - зерноуборочный комбайн. Материалы и методы. При проведении технологической настройки комбайна в процессе уборки анализировалась поступающая количественная, качественная и оценочная информация. Для нахождения оптимальных начальных значений регулируемых параметров применялись логико-лингвистический подход и математический аппарат нечеткой логики. Основой механизма логического вывода решений послужила композиция нечетких отношений семантических пространств внешних факторов и регулируемых параметров машины. Предлагаемая схема принятия решений, основанная на нечетких экспертных знаниях, включает этапы фаззификации, композиции и дефаззификации. Для вычислений использовалась среда MATLAB, в частности, пакет прикладных программ Fuzzy Logic Toolbox. Результаты исследования. Рассмотрены вопросы создания базы экспертных знаний, количественной оценки согласованности экспертной информации, предназначенной для дальнейшего дедуктивного вывода решений в различных задачах предварительной настройки. Предложенная схема принятия решений проиллюстрирована на примере выбора значений одного из наиболее важных регулируемых параметров - частоты вращения крылача вентилятора очистки. Построены модели факторов внешней среды и регулируемых параметров комбайна в виде семантических пространств и соответствующих им функций принадлежности. Обобщенная модель предметной области имеет вид: R = X - Y, где R - нечеткое отношение «факторы внешней среды - параметры регулировки» R [Xt, T(X,), U, G, M}x [Yj, T(Yj), U, G, M}; V( x, y) e X x Y; Х и Y] - наименования лингвистических переменных; Т - множество значений лингвистической переменной, или термов, представляющих собой наименования нечетких переменных, определенных на множестве U; G - синтаксическая процедура, описывающая процесс образования из множества Т новых значений лингвистической переменной; М - семантическая процедура, позволяющая отобразить каждое новое значение, образуемое процедурой G, в нечеткую переменную. Создана база продукционных правил для нечеткого логического вывода и приведен ее фрагмент для одной из сельскохозяйственных культур. Обсуждение и заключения. Применение логико-лингвистического подхода к решению задачи предварительной настройки машин дает возможность учета всех видов поступающей о внешней среде информации: количественной, качественной, эвристической. Это обеспечивает максимальную адекватность описания реальных условий уборки и, соответственно, оптимальность принятых на основе экспертной информации решений о параметрах настройки.
Бесплатно
Упрочнение тонкостенных ножей азотистой плазмой
Статья научная
Введение. Выполненные разработки направлены на создание новой технологии для повышения износостойкости тонкостенного инструмента сложной конфигурации для резки свеклы на сахарных предприятиях из стали 65Г. Важнейшим требованием повышения работоспособности и долговечности такого инструмента является сохранение его профиля и режущей кромки в процессе эксплуатации. Поэтому весьма непростым является выбор технологических параметров и способа упрочнения такого сложного по конфигурации изделия. Материалы и методы. Для решения этой проблемы применены новое разработанное оборудование и технологический процесс упрочнения с использованием низкотемпературной азотистой плазмы. Определены оптимальные параметры обработки, благодаря которым формируется квазиаморфная структура на поверхности трения, уменьшающая дефектность режущей кромки после ее механической обработки, а также обеспечивающая процесс самозатачивания за счет упрочнения инструмента с одной стороны. Результаты исследования. Сопоставительные исследования поверхности трения изделий после эксплуатационных испытаний показали, что их стойкость существенно повышается не только при упрочнении новых, но и бывших в эксплуатации изделий. Это определяется характером формируемой квазиаморфной структуры и особым рельефом при трении на рабочей поверхности. Обсуждение и заключение. Для описания нового процесса упрочнения тонкостенных изделий детально анализировалось структурообразование на поверхности трения с использованием металлографических изображений и оценкой изменчивости соотношения ее фаз оптико-математическим анализом различных зон (сжатия и разряжения), формируемых в виде полос трения. Для этого использовалось и моделирование с оценкой плотности распределения условных цветов анализируемых фрагментов.
Бесплатно
Условия равновесия сельскохозяйственных машин для основной обработки почвы
Статья научная
Введение. Как известно, в настоящее время для решения вопроса равновесия сельскохозяйственных агрегатов является недостаточным применение уравнений статистики и динамики, а также требуется введение дополнительных усилий, что в свою очередь существенно увеличивает сложность исследований в данном направлении. Известные исследования характеризуются тем, что при анализе устойчивости почвообрабатывающего орудия, исходя из условия равновесия, в качестве рабочего органа рассматривается стандартный корпус плуга. Материалы и методы. В исследовании применялись методы, позволяющие определить условия равновесия системы сходящихся сил в аналитической или геометрической форме. Условия равновесия определялись для навесного пятикорпусного комбинированного орудия для послойной безотвальной обработки почвы. Аналитическое определение условий равновесия системы осуществлялось посредством составления уравнений равновесия. Графическое определение условий равновесия осуществлялось посредством построения силовых многоугольников для вертикальной и горизонтальной плоскости проекций. Результаты исследования. В результате исследований установлено, что почвообрабатывающие агрегаты имеют избыточное число связей (опор). Получено условие равновесия сил, действующих на почвообрабатывающее орудие с рабочими органами для послойной безотвальной обработки почвы, имеющие двенадцать связей: пять полевых досок по две связи и два опорных колеса по одной, воспринимаемые реакции от взаимодействия с почвой которых должны быть положительными. Обсуждение и заключение. По итогам исследований можно отметить, что современные сельхозмашины являются многооперационными статически неопределимыми системами. Вследствие этого усложняется процесс их регулирования во время работы и становится практически невозможным проведение силовых расчетов без принятия дополнительных условий. Для упрощения, точности и наиболее наглядного представления поставленная задача решалась посредством анализа замкнутых силовых многоугольников, методика построения которых представлена как для условия равновесия в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.
Бесплатно
Цифровые методы обработки данных при оценке тягового усилия тракторов
Статья научная
Введение. При проведении энергетической оценки сельскохозяйственных машин и тяговых испытаний тракторов важнейшим показателем является величина тягового усилия. Существующие методы определения тягового усилия тракторов подразумевают использование специализированных средств измерений, таких как тензометрические датчики и устройства обработки и отображения информации. На точность определения тягового усилия оказывают значительное влияние физико-механические свойства почвы. Для обработки полезного сигнала во время измерения тягового усилия поток данных тензометрического датчика необходимо подвергать дополнительной цифровой фильтрации с учетом условий функционирования сельскохозяйственного агрегата. Материалы и методы. Проанализированы функции изменения тягового усилия, полученные на тракторе К-744Р2 на различных передачах. Разработан алгоритм цифровой обработки сигнала тензометрического силоизмерителя на основе медианного фильтра, позволяющий повысить точность измерений. Преимуществом предложенного метода является способность отсекать резкие кратковременные импульсные помехи и колебания амплитуды измеренной величины. Результаты исследования. Предложен метод определения величины тягового усилия с помощью медианной обработки сигнала. Разработано устройство для определения тягового усилия при испытаниях сельскохозяйственных тракторов и агрегатов. Обоснован выбор основных компонентов устройства определения величины тягового усилия. В результате исследований было сконструировано и изготовлено устройство для измерения и цифровой обработки сигнала силоизмерителя на базе микроконтроллера и специализированного программного обеспечения для обработки исходных данных в реальном времени. Обсуждение и заключение. Разработанный метод позволяет исключить негативный эффект импульсных помех, возникающих в процессе измерения тягового усилия трактора. Предложенное устройство для измерения тягового усилия тракторов совместимо на уровне протокола обмена с существующими устройствами, обладает высокой скоростью работы в реальном времени, имеет многоканальный режим.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Современная технология переработки зерна уделяет особое внимание качественной и эффективной подготовке зерна к помолу. На малых предприятиях с сокращенным технологическим процессом это практически единственный способ, позволяющий повысить выход и качество получаемой продукции. Без правильной и многоступенчатой подготовки зерна к помолу на малых предприятиях невозможно достичь качества и количества продукции, выпускаемой промышленными мельницами. Шелушение зерна является одним из самых эффективных способов очистки поверхности от загрязнений и удаления наружных оболочек. Удаление внешних оболочек позволяет на сокращенных схемах помола повысить выход муки высшего сорта. Ключевое влияние на эффективность процесса шелушения оказывают конструктивные и режимные параметры шелушильной машины. Цель данной работы -экспериментальное определение оптимальных условий протекания процесса обработки зерна в шелушильно-сушильной машине. Материалы и методы. Для определения оптимальных условий протекания процесса обработки зерна в шелушильно-сушильной машине был применен метод экстремального планирования эксперимента. Отбор факторов, наиболее значимых и существенных по степени их влияния на параметр оптимизации, был осуществлен методом случайного баланса. При отыскании области оптимума использовался метод крутого восхождения по поверхности отклика (метод Бокса - Уилсона): реализованы матрица планирования, статистический анализ полученных результатов и крутое восхождение по поверхности отклика. Проверка результатов исследования осуществлялась с помощью программы Statistica 10.0. Результаты исследования. На основании экспериментальных исследований была получена математическая модель технологического процесса обработки зерна пшеницы в шелушильно-сушильной машине, связывающая конструктивные и режимные параметры машины с влажностью обрабатываемого зерна. Полученные результаты подтвердили работоспособность разработанной машины при работе с зерном повышенной влажности и являются основополагающими для ее дальнейшей модернизации. Обсуждение и заключение. Анализ диаграммы рассеивания управляемых факторов позволил отобрать наиболее значимые из них по степени влияния на выбранный параметр оптимизации - белизну муки, полученную из обработанного зерна. В результате оценки экспериментальных данных проведенных исследований определили конструктивные и режимные параметры разработанной машины, соответствующие области оптимума параметра оптимизации: частота вращения вала - 1400 об/мин; угол наклона высштамповки на ситовом барабане - 15 градусов; исходная влажность обрабатываемого зерна - 15,5 %; производительность машины - не выше 700 кг/ч.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Переработка органических отходов для снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду остается актуальной задачей, одним из способов решения которой является использование методов биоконверсии органического вещества органических отходов с получением газообразного энергоносителя и высококачественных органических удобрений. Одной из важнейших стадий анаэробной переработки органических отходов в биореакторах является стадия предварительной подготовки отходов к сбраживанию, которую возможно осуществить рядом методов. Однако в доступной научно-технической литературе сведения о предварительной обработке субстратов в аппарате вихревого слоя представлены в малом количестве. Целью работы является определение энергетической эффективности процесса предварительной обработки органических отходов в аппарате вихревого слоя перед анаэробным сбраживанием. Материалы и методы. Для исследования процесса предварительной обработки органических отходов создана экспериментальная установка. Субстратом для обработки в аппарате вихревого слоя служила смесь модели органической фракции твердых коммунальных отходов и воды холодного водоснабжения в соотношении 300 г/л. Результаты исследования. Проведенные расчеты подтвердили, что условие энергетической эффективности процесса предварительной обработки субстрата метантенка соблюдается, несмотря на дополнительные затраты на электрическую энергию в ходе интеграции этой стадии в систему анаэробной переработки. Обсуждение и заключение. Интеграция процесса предварительной обработки органических отходов в аппарате вихревого слоя перед сбраживанием в анаэробных биореакторах в систему анаэробной обработки органических отходов позволяет повысить как энергетическую эффективность системы, так и степень анаэробного разложения органического вещества органических отходов. Удельное количество энергии биогаза, полученного в процессе сбраживания в анаэробных биореакторах с применением предварительной обработки субстрата в аппарате вихревого слоя, полностью компенсирует затраты энергии на предварительную обработку субстрата в аппарате вихревого слоя. Практическая значимость работы обусловлена повышением удельного выхода товарной энергии на 70 % по сравнению с анаэробной обработкой в традиционных метантенках.
Бесплатно
Энергоэкологическая оценка использования различных генерирующих источников в сельском хозяйстве
Статья научная
Введение. В последнее время все чаще рассматривается вопрос о децентрализованном (автономном) энергообеспечении ряда нагрузок сельских территорий. Децентрализованное энергоснабжение возможно от различных генераторов энергии небольшой мощности с использованием местных и возобновляемых источников энергии. В этом случае у потребителя возникает задача выбора генерирующего источника. Материалы и методы. Aнализ потребителей энергии, режимы работы оборудования, графики нагрузок определены по результатам энергетических обследований, проводимых институтом с 2003 года по настоящее время. Комплексный показатель негативного воздействия производства тепло- и электроэнергии на окружающую среду определен методом логико-лингвистического моделирования Спесивцева -Дроздова на основе экспертных оценок. Результаты исследования. Энергоисточники могут быть как традиционными (дизель-генераторы и газопоршневые установки), так и возобновляемыми (ветроу-становки, солнечные коллекторы, мини-ГЭС). При выборе источника энергии учитывается критерий отбора: экономия или экологичность. Экономический критерий - стоимость кВт-ч энергии. Экологический критерий - суммарный выброс загрязняющих веществ при получении энергии (г/кВт-ч) на различных источниках энергоснабжения. Причем учитывается не только количество выбросов, но и вредное воздействие на окружающую среду. Обсуждение и заключение. При выборе источников энергоснабжения предлагается пользоваться коэффициентом энергоэкологичности, который представляет произведение стоимости кВт-ч полученной энергии на объем удельных выбросов загрязняющих веществ. Oптимальное значение этого коэффициента при выборе генерирующего источника - наименьшее. Коэффициент энергоэкологичности учитывает одновременно экономическую и экологическую целесообразность при выборе генерирующих источников энергии.
Бесплатно
