CC BY
82
05.20.01 УДК 636.084
ОБОСНОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ДОБАВКИ ИЗ ХВОЙНОЙ ЛАПКИ
© 2016
Баранов Николай Федотович, доктор технических наук, профессор кафедры «Эксплуатация и ремонт машинно-тракторного парка» Фуфачев Вадим Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Эксплуатация и ремонт машинно-тракторного парка» Ступин Игорь Валерьевич, аспирант Вятская государственная сельскохозяйственная академия, Киров (Россия)
Аннотация. В кормовом балансе многих хозяйств Волго-Вятского региона в неблагоприятные природно-климатические периоды не хватает качественных грубых кормов. В зимний период недостаточно витаминов и легкоусвояемых углеводов, которые могут быть восполнены за счет кормовых ресурсов леса, которые в огромном количестве остаются на лесосеках и рубках ухода. По содержанию витаминов, легкоусвояемых углеводов и микроэлементов хвоя не уступает, а в ряде случаев и превосходит зелень культурных лугов. Добавка измельченной хвои к традиционным кормам улучшает физиологическое состояние животных и повышает их продуктивность.
Измельчение хвойной лапки осуществляется в соответствии с требованиями на молотковых или универсальных дробилках и измельчителях сельскохозяйственного назначения, которые в хозяйствах имеются в ограниченном количестве.
Исследование направлено на создание измельчителя хвойной лапки на базе рубительной машины РБ-750 с использованием дискового и барабанного режущих аппаратов в виде одной сборочной единицы. Измельчение осуществляется с самозатягиванием материала ножами с последующим доизмельчением билами барабана.
Теоретически обосновано расположение наклонного противореза, взаимодействующего с ножами диска и барабана, относительно оси режущего аппарата (параметр a). Построена номограмма, позволяющая определить при оптимальном значении коэффициента скольжения и заданном параметре a величину смещения лезвия ножа диска относительно радиального положения.
Экспериментальные исследования, направленные на оптимизацию значений параметров рабочих органов измельчителя: углы подачи материала в вертикальной плоскости, скольжения, защемления, затягивания, скорость резания, диаметр отверстий решета, положение противореза, позволили достичь производительности до 0,45 т/ч при удельных энергозатратах 7,2 кВтт/ч. Готовый продукт имеет средневзвешенный размер 2,5 мм.
Эффективность разработки подтверждена актами внедрения в хозяйствах Кировской области.
Ключевые слова: готовый продукт, комбинированный рабочий орган, коэффициент скольжения, оптимальные значения, противорежущая пластина, процесс резания, режущий аппарат, сила затягивания, скорость резания, смещение лезвия ножа, угол встречи, угол защемления, хвойная лапка, экспериментальная установка.
JUSTIFICATION AND OPTIMIZATION OF CONSTRUCTIVE-TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF CHOPPER FOR MAKING ADDITIVES FROM CONIFEROUS PAWS
© 2016
Baranov Nikolay Fedotovich, the doctor of technical sciences, the professor of the chair «Operation and maintenance of machine and tractor fleet» Fufachev Vadim Sergeyevich, the candidate of technical sciences, the associate professor of the chair «Operation and maintenance of machine and tractor fleet» Stupin Igor Valerievich, postgraduate student Vyatka state agricultural Academy, Kirov (Russia)
Abstract. In the aft balance of many farms in the Volga-Vyatka region during adverse climatic periods are not enough high-quality roughage. In winter, not enough vitamins and carbohydrates, which can be met through food resources of the forest that remain in large numbers in clearings and thinnings. The content of vitamins, carbohydrate and trace elements needles are not inferior, and in some cases superior to greens of cultural meadows. Shredded pine needles to Supplement traditional feed improves the physiological condition of the animals and increases their productivity.
Grinding of softwood legs is carried out in accordance with the requirements for universal or hammer crushers and shredders for agricultural purposes, which are not produced by industry and farms are available in limited quantities.
The study aimed at creating chopper coniferous paws on the base of chippers RB-750 using the disc and drum cutting machines in a single Assembly unit. Milling is carried out with self-tightening material knives followed by cosmele-nia beaters of the drum.
Theoretically justified the location of the inclined protiviti that interacts with the knives of the disc and drum relative to the axis of the cutting unit (option a). Constructed nomogram, which allows to determine the optimum value of slip ratio and a predetermined parameter of a displacement of the knife blade relative to the disc radial position.
Experimental studies aimed at optimizing the values of parameters of working bodies of the chopper: the corners of the feed material in a vertical plane, sliding, pinching, tightening, cutting speed, diameter of sieve hole, position protiviti allowed to achieve performance up to 0,45 t/h with a specific energy consumption of 7.2 kWt/h. Finished product has a weighted average size 2,5 mm.
The effectiveness of development confirmed by acts of implementation in the farms of Kirov region.
Keywords: the finished product, a combined working body, the slip ratio, the optimal values to the shear plate, the cutting process, the cutting apparatus, the force of the tightening, cutting speed, displacement of the blade angle of incidence, the angle pinching, pine leg with the experimental setup.
Неблагоприятные природно-климатические условия последних лет существенно влияют на наличие стабильной кормовой базы животноводства Волго-Вятского региона. В кормовом балансе многих хозяйств не хватает качественных грубых кормов. В рационе животных недостаточно витаминов и легкоусвояемых углеводов.
В связи с этим необходимо более широко использовать нетрадиционные корма и кормовые добавки, в частности кормовые ресурсы леса. Объем ресурсов древесной зелени при лесозаготовке составляет более 20 млн м3, 1 га леса дает в 3 раза больше хвойной массы по сравнению объем сена культурных лугов. В 1 кг подкормки из свежей хвои содержится до 130 мг каротина, 3 000 мг витамина С, 50-60 г протеина. По содержанию витаминов группы В хвоя превосходит зелень злаковых культур и неуступает люцерне. Кроме того, хвоя содержит легкоусвояемые углеводы и микроэлементы кобальт, медь, марганец, цинк, железо. Такая минерально-витаминная добавка к традиционным кормам положительно сказывается на физиологическом состоянии животных, повышает их продуктивность и улучшает функции воспроизводства [1, С. 24-25; 2; 3, с. 4; 4; 5, с. 13].
В рационах крупного рогатого скота хвоя может достигать 2 кг в день при откорме молодняка и 3-5 кг для взрослых животных [3, C. 4-5; 5, с. 30].
Измельченная хвойная масса, предназначенная для непосредственного скармливания животным, должна отвечать ряду требований, включающих цвет, запах, влажность, содержание примесей и т. д. [6, C. 41-42].
Размеры и фракционный состав частиц: по толщине до 2 мм; по длине до 15 мм; присутствие более крупных частиц до 10 %; присутствие пыле-
видных частиц до 10 %. Характер измельчения -крупноволокнистая структура.
Традиционным способом подготовки хвойной зелени к скармливанию является измельчение хвойной лапы диаметром (толщиной) 0,8...1,5 см на молотковых или универсальных дробилках и измельчителях сельскохозяйственного назначения, таких как «Волгарь-5», КДУ-2, КИК-1,4, ИСК-3, УИК-4, И-7,5У и ряд других [5,с. 15; 7; 8; 9; 10; 11,с. 8...12; 12,с. 154...161]. Однако промышленностью эти машины практически не производятся. Поэтому возникает необходимость создания оборудования для измельчения данного вида растительного материала.
Целью исследований является обоснование и оптимизация конструктивно-технологической схемы и параметров измельчителя хвойной лапки для приготовления кормовой добавки к рационам сельскохозяйственных животных в зимний период.
Объект исследований: На основании анализа технических решений, которые могут быть использованы для измельчения хвойной лапы, выявлено направление разработки - комбинированный измельчающий рабочий орган, заимствованый у рубитель-ных машин.
В качестве базовой выбрана рубительная машина РБ-750, производства АО «Котельничский механический завод» Кировской области, предназначенная для переработки отходов лесопиления в топливную щепу [13, С. 167-172]. Предложенное совершенствование конструкции заключается в использовании дискового и барабанного режущих аппаратов в виде одной сборочной единицы. При этом барабан выполнен полым, а лезвия ножей обращены внутрь барабана. На рисунке 1 показан общий вид исследуемого объекта.
б
Рисунок 1 - Общий вид: а - экспериментальная установка; б - устройство для определения силы затягивания материала
Методика исследований предполагала изучение процесса резания с самозатягиванием материала ножами рабочего органа. На этапе определения силы затягивания ^^ Н) измельчаемым материалом являлись сосновые бруски с относительной влажностью 15-27 %. Измерение силы затягивания осуществлялось с помощью тензорезисторного датчика Т24А-0,005-С3, который жестко соединялся с измельчаемым бруском. В качестве регистрирующей аппаратуры использовался цифровой многоканальный самописец «S-Recoder-L» и персональный компьютер.
Эквивалентную силу резания определяли по диаграммам записи процесса нагружения противоре-жущей пластины, закрепленной на тензорезисторных датчиках Т2-0,1-С3 по формуле [14, с. 118].
На этапе оптимизации процесса измельчения материалом являлась хвойная лапа диаметром в отрубе 10-15 мм.
Исследования проводили с использованием методов планирования активного эксперимента. Адекватность полученных моделей оценивалась регрессионным анализом.
На рисунке 2 представлены схемы взаимодействия ножей диска и барабана с измельчаемым материалом и факторы, влияющие на процесс резания. Это скорость резанияVрез, углы защемления % и скольжения т, положение противорежущей пластиныа, углы подачи материала.
Рисунок 2 - Схемы режущих аппаратов: а - дискового; б - барабанного: 1 - диск; 2 - нож; 3 - противорежущая пластина (противорез); 4 - материал; 5 - барабан
В большинстве ножевых режущих аппаратов заложен принцип наклонного или скользящего резания. Отличие заключается в величине угла скольжения т, образованного направлением движения рассматриваемой точки лезвия и нормалью к линии лезвия в этой точке.
Если угол скольжения больше угла трения (т > ф), то наблюдается скользящее движение ножа по материалу, что вызывает эффект перепиливающего действия микровыступов лезвия. Это позволяет при прочих равных условиях снизить предел нормального давления на материал, обеспечивающего процесс резания.
Скользящее резание достигается смещением линии лезвия ножа от радиального положения на величину вылетар (рис. 2, а). Из схемы видно, что угол скольжения т для любой точки резания образуется между линией лезвия ножа и радиус-вектором в рассматриваемой точке лезвия.
а
Тангенс угла скольжения tg т = — называется
коэффициентом скольжения ц, характеризующим скользящее резание.
Представленные на схеме угловые характеристики т и угол защемления х, а также координаты точки резания г и I являются переменными и зависящими от положения лезвия ножа 2 относительно рабочей кромки противореза 3. Следовательно, переменным является и коэффициент скольжения ц. При резании материала с определенными физико-механическими характеристиками режущим аппаратом с соответствующими геометрическими параметрами ножа может быть определено оптимальное значение коэффициента скольжения ц.
Факторы т и х, представленные на рисунке 2, а, связаны зависимостью
И ~
1 -чх'^-х':; ^
Преобразуя выражение (1) с учетом текущего
значения радиус-вектора г —
, получим зави-
б1п(т-х1
симость коэффициента скольжения от параметров а и
(2)
р, определяющих геометрию режущей пары
Л
Решая выражение (2) относительно р, получим
. (3)
Для оптимального значения /а = и заданной величины а по выражению (3) рассчитывается основной параметр режущего аппарата р - величина смещения лезвия ножа. Для этого необходимо задаться минимальным и максимальным значениями радиуса г зоны резания, чтобы цопт соответствовало среднему значению радиус-вектора.
Одним из ограничений при решении задачи является условие, что угол скольжениятдолжен быть больше угла защемления х на 6-12° [15, С. 32-38]. Если т < х, то лезвие ножа должно быть отклонено от радиального положения в обратную сторону, либо противорез должен располагаться выше оси диска,
при этом нарушается условие х — 2ф, где ф - угол трения материала о поверхности режущих кромок [16, с. 184].
Создание рубительной машины с комбинированным рабочим органом, совмещающим признаки и преимущества дисковых и барабанных устройств в виде одной сборочной единицы накладывает дополнительные ограничения по расположению проти-вореза относительно оси вращения рабочего органа (рис. 2, б).
Параметра для барабанного режущего аппарата с подачей материала внутрь барабана задается выражением [17, с. 87-90]
^ -"■ ■■ - , (4)
где Я - радиус резания;
£ - угол между силой резания ее тангенциальной составляющей РК;
/тр - коэффициент трения материала по стали, зависящий от ряда факторов и в большинстве случаев имеющий значение 0,3-0,6 [18, с. 19; 19, с. 35].
Расположение противореза ниже горизонтальной оси барабана на величину, большую значения а, не желательно, так как прекращается самозатягивание материала режущим аппаратом.
Таким образом, для комбинированного рабочего органа измельчителяпараметра имеет вполне определенное значение.
Для практического применения разработана номограмма [17, с. 87-90] (рис. 3), позволяющая определить положение противореза относительно горизонтальной оси диска режущего аппарата (параметр а) и величину смещения ножа от радиального положения (параметр р) для различных значений среднего радиуса резания г и коэффициента скольжения ц при оптимальном значении угла скольжения т. Например, при г = 250 мм противорез должен быть установлен ниже оси аппарата на 43 мм, а эксцентриситет р ножей диска - 163 мм.
50 а, мм
\\\ Ь / / / / / / /
\ \ \ [\ 1 / / / /
\Л V \ ь л \\ & \ч ^ \\\ \\\ ЬО / / / / / / / / / /
\ \ \ ЧУ У ч Л \\\ \\\ / / / / / / / /
V \\ ш М VI 30 1 / / / / / / /' /'
163 20 250
300 р. мм 200 ц =0.966 —О- ц =0.870 ■
[1=0,781 -
т-х=15°
200 300 г. мм МЮ т-х=10°-----т-%=7°-----
Рисунок 3 - Номограмма для определения параметров а и р комбинированного режущего аппарата
Для определения силы затягивания материала ножами барабана рассмотрим схему аппарата с радиусом резания Лрез, высотой оси барабана над про-тиворежущей пластиной а, при подаче в горизонтальной плоскости слоя материала толщиной к (рис.
4).
Угол между вектором линейной скорости ножа на входе в материал и направлением подачи, называемый углом встречи ф. определяется из соотношения:
= 90° - а = 90' - агсзш^р. (5)
Рисунок 4 - Схема взаимодействия ножа
барабана с материалом 1 - барабан; 2 - нож; 3 - противорежущая пластина (противорез); 4 - материал.
Угол взаимодействия лезвия ножа с материалом (по направлению волокон) на выходе составляет:
Так как угол встречи в процессе резания слоя материала является не постоянным, то происходит значительное изменение составляющих силы взаимодействия ножа с древесиной, в том числе и силы затягивания материала ножом.
Угол, образованный задней гранью ножа и поверхностью резания, называют задним углом или углом затягивания [20, с. 15].
Величину угла затягивания у выбирают из условия:
у > агсЬд
где Ум - скорость движения материала в зону измельчения;
Урез - скорость резания.
Скорость движения материала определяется силовым воздействием ножа в процессе перерезания слоя материала и углом наклона горловины и изменяется в достаточно широких пределах. Для большинства дисковых и барабанных режущих аппаратов эти значения составляют 0,83-4,6 м/с [21, с. 109].
Скорость резания Урез рассчитывается из линейной скорости ножа, которую можно считать постоянной в процессе резания, равной юЯрез, и скорости подачи материала Ум по формуле.
2 _
V1
от
- - 1 - : - V: ■-- " (6)
где ю - угловая скорость режущего барабана.
Направление скорости резания Урез влияет на условия затягивания материала к ножевому барабану.
Если резание осуществляется выше оси барабана, то движение ножа способствует затягиванию материала. При резании в зоне, расположенной ниже оси барабана, нож стремится оттолкнуть материал. Поэтому необходимо создать такие условия, чтобы на
всем пути резания действовала сила затягивания. Для этого противорез должен быть установлен выше точки, в которой сила, действующая в направлении подачи, меняет знак на обратный.
Схема внешних сил, действующих на материал от передней грани ножа, показана на рисунке 5. Силой тяжести и силовым воздействием задней грани ножа ввиду их малости можно пренебречь. Суммарная сила ^в точке резания А определяется составляющими: нормальной Рн, направленной по радиусу окружности резания, и тангенциальной Рк - касательно к окружности.
Для определения силы воздействия ножа в направлении подачи материала суммарную силу ^представим парой сил, одна из которых Ри действует в направлении подачи, то есть вдоль волокон древесины и является силой затягивания, вторая Р1и - перпендикулярная к ней.
В начальный момент резания, когда лезвие ножа расположено выше горизонтальной оси барабана, угол встречи ~ф < 90е'. В проекциях на ось х сил, действующих на материал (рис. 5), получим уравнение для определения силы затягивания:
Ри = ■ СОЭЧ^ - Рн ■ созв, (7)
где (? - угол между направлением волокон древесины и нормальной составляющей Рн силы резания.
Выразим Рк и Рн через силу угол е:
,
где £ - угол между направлениями силы резания и тангенциальной составляющей Рк.
Так как ф = 90° - в, а = 5 ■ /тр ■ соф + 0),
то уравнение (7) запишется:
Рн = 5 ■ (созг- 5111 3 + +ЗШЕ- С05 (?) ~5 ■ [тр-
соз(г+ (?)
Проведя тригонометрические преобразования, получим:
Рк = 5 ■ [зтО + (?) - Ар ■ + 0)]. (8)
При тр > 90е (рис. 5) получим уравнение действия сил, аналогичное выражению (7):
В результате преобразований уравнение (8) запишется:
Так как Р±ж = 5 ■ соз(£ — 0), то уравнение (10) принимает вид:
т.:.........(11)
Получено уравнение для определения силы затягивания, аналогичное выражению (8), но со сменой знака угловых параметров.
Для определения расстояния а от противореза до оси барабана (точка "А" на дуге резания материала, в которой прекращается затягивание) следует решить уравнение (11), приравняв его к нулю.
/гЕ
Отсюда
бш(Е— ё
51п(г: — (?) = ■ соэ(£ — в)
или
.
Тогда (е — I?) = агс^/^.
При значениях коэффициента трения древесины по стали 0,2-0,5, О - 0) 12- 27°.
Значение угла £ определяется из соотношения ^ = и зависит от ряда конструктивных факторов,
таких как: угол заточки лезвия, угол затягивания, угол резания, угол встречи, остроты лезвия и состояния древесины.
Исходя из известных значений удельной силы резания ^резад [22, с. 30-35], можно вычислить значения составляющей Рш- для различных положений ножа относительно горизонтальной оси барабана при заданной толщине слоя материала и представить результаты в виде эпюры [23, с. 70-75].
В таблице 1 приведены расчетные значения силы затягивания Рн в долях суммарной силы резания при различных положениях ножа, определяемых значениями угла в. Начало отсчета принято при ф < 90е1
и значении в = — 5 О1, относительно оси х. На рисунке 5 представлена эпюра сил Ри.
Таблица 1 - Зависимость силы затягивания Рк в долях силы резания 5 от угловых характеристик ър и 6
Показатель Положение ножа относительно горизонтальной оси барабана
Угол встречи '- '
Угол г : -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5
Р. 0,884 0,827 0,765 0,695 0,621 0,542 0,458 0,372 0,282 0,191
Угол встречи - -: г'
Угол г : 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Рн 0,098 0,042 -0,090 -0,183 -0,275 -0,365 -0,448 -0,535 -0,610 -0,684
Характер изменения силы затягивания Ри показывает, что наиболее предпочтительным является зона подачи материала выше оси вращения барабана. Это позволяет организовать подвод сырья к ножам измельчителя без подающего механизма.
Рисунок 5 - Схема сил взаимодействия ножа с материалом и эпюра силы затягивания Рк
Проведены экспериментальные исследования влияния на усилие затягивания материала ножами диска и ножами барабана режущего аппарата следующих факторов: угол скольжения т, угол подачи материала в вертикальной плоскости ах, угол затягивания у между задней гранью ножа и направлением резания (рисунок 4); расположение противореза относительно оси барабана по высоте (фактор а) и угол защемления материала X■
Реализованы две серии опытов, в первой серии изучали силу затягивания материала ножами диска (Рд, Н). Опыты проводились по матрице плана эксперимента, представленной в таблице 2.
Таблица 2- Матрица плана эксперимента и уровни факторов
Фактор Уровни факторов
ниж. -1 сред. 0 верх. +1
Угол подачи материала в вертикальной плоскости а , ° X X 1 0 22,5 45
Угол скольжения ножа т,° X 2 25 30 35
По результатам опытов получено уравнение регрессии
Анализ уравнения регрессии показывает, что на силу затягивания ножами диска наибольшее влияние оказывает угол подачи материала в вертикальной плоскости, что согласуется с результатами исследований ряда авторов [19, с. 64; 21, с. 119]. Увеличение угла скольжения так же способствует возрастанию силы затягивания материала. В области эксперимента максимальное значение отклика достигается при т = 33°.
Для исследования силы затягивания ножами барабана реализована матрица плана Бокса-Бенкена (табл. 3). Угол затягивания изменялся в пределах 3-9 ° изменением угла заточки ножа. Положение а противореза по высоте относительно оси барабана выбирали исходя из теоретических обоснований и эпюры силы затягивания. Данный фактор изменяли от 0 до 40 мм (ниже оси барабана) с интервалом 20 мм. Угол х защемления материала ножом и противо-режущей пластиной изменялся от 0 до 30 ° перестановкой противореза.
Опыты проводились на экспериментальной установке, общий вид которой показан на рисунке 1б, позволяющей определить силу затягивания (Рб, Н).
Таблица 3 - Матрица плана Бокса-Бенкенаи уровни варьирования факторов
Фактор Уровни факторов
ниж. (-1) Сред. (0) верх. (+1)
Угол затягивания, у, ° Х1 3 6 9
Положение противореза ниже оси барабана, а, мм Х2 0 20 40
Угол защемления х,° Х3 0 15 30
В результате обработки экспериментальных данных получена адекватная математическая модель,
характеризующая влияние исследуемых факторов на критерии оптимизации. уРб = 36,94 - 2,03 ■ х1 + 6,Ё4 ■ х3 - 2,52 ■ х\ - 7,55 ■
" X 2 3,02 " А ^ " X 2
(13)
Анализ уравнения регрессии и двумерных сечений (рисунок 6) показывает, что максимальная сила затягивания Рб достигается при значении = - г - ;", положении противорежущей пластины ниже оси барабана на 20 мм и максимальном (в области эксперимента) угле защемления материала X, равном 30°. При этом угол защемления наиболее существенно влияет на критерий оптимизации.
-0,2 0,2 а)
б)
Рисунок 6 - Влияние факторов на силу затягивания материала: а - ножами диска; б - ножами барабана
Уменьшение силы затягивания материала ножом при увеличении у > объясняется уменьшением угла заточки ножа. При этом силовое воздействие передней грани ножа на материал не изменяется, так
как ее геометрические параметры остаются неизменными. Поэтому изменяется соотношение силы и ^ (рисунок 2), следовательно, изменяются и силы
Л|И/'] п.
При значении угла у > 4,511 уменьшение силы затягивания можно объяснить возрастанием силы трения при смятии древесины задней гранью ножа.
Дальнейшие исследования направлены на изучение рабочего процесса при измельчении хвойной лапы.
Оценивали влияние скорости резания и диаметра отверстий решета на качество измельчения, производительность и энергетику процесса.
Матрица плана эксперимента и результаты опытов представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Матрица плана 32, факторы, уровни их варьирования и критерии оптимизации
Фактор Уровни факторов Критерии оптимизации
ниж. (-1) сред. (0) верх. (+1) уд Уаср ур/д
Скорость резания V, м/с X 1 30 32,5 35 Пропускная Средний размер Удельная энерго-
Диаметр отверстий решета, мм X 2 8 10 12 способ ность, 2, кг/ч частиц, ¿ср, мм емкость, Р/2, кВт*ч/т
В результате статистической обработки экспериментальных данных получены адекватные математические модели, характеризующие влияние исследуемых факторов на критерии оптимизации:
ув = 421,9 + 91,1х2 + 32,4х1х2 + 40,8x2 -19,0x2; у = 2,530 + 0,403х2 - 0,074x2 - 0,317х22
(14)
(15)
уР/е = 13,477 + 1,245х -2,313х2 - 1,340хЛ -2,265x2 - 1,540х22;
(16)
-1 -0,6 -0,2 0,2
Х1 1 а)
0,2
-0,2
-0,6
-1
Х2 0,2
-0,2
-0,6
-1
-1 -0,6 -0,2 0,2 Х1 1 б)
1
Х2
0,2
-0,2
-0,6
-1 I
-1 -0,6 -0,2 0,2 Х1 1 в)
Рисунок 7 - Двумерные сечения поверхностей отклика: а - пропускная способность, Q, кг/ч; б - средний размера частиц, ёср, мм;
в - удельная энергоемкость, Р^, кВт ч/т
Анализ полученных моделей и двумерных сечений (рис. 7) показывает, что измельчитель обеспечивает пропускную способность при ручной подаче хвойной лапы до 0,55 т/ч, при этом мощность затрачиваемая на измельчение и эвакуацию готового продукта составляет около 6,4 кВт. Минимальные удельные энергозатраты достигаются при максимальном диаметре отверстий решета.
Внедрение измельчителя на комплексах крупного рогатого скота в двух хозяйствах Кировской области позволило при скармливании кормовой добавки в количестве 1 кг на голову повысить суточную продуктивность животных на 0,4 л. Годовой экономический составил 2 440 руб./голову в ценах 2016 года.
Выводы:
Предложена конструктивно-технологическая схема измельчителя хвойной лапки с самозатягиванием материала ножами диска и ножами барабана.
Получена зависимость (4), позволяющая определить местоположение противорежущей пластины по высоте в зависимости от изменения соотношения составляющих силы резания и коэффициента трения древесины.
Разработана номограмма (рис. 3), позволяющая определить положение противорежущей пластины и величину смещения ножа относительно радиального положения в зависимости от коэффициента скольжения и радиуса резания.
По экспериментальным данным построены модели регрессии (12), (13), на основании которых получены оптимальные значения факторов, влияющих на силу затягивания материала ножом: угол затягивания у = 4,5 ...4,8 11; расстояние от противореза до горизонтальной оси барабана а = 20 ...21 мм; угол защемления материала X =30°.
Наибольшее влияние на производительность измельчителя оказывает размер отверстий решета. Увеличение диаметра отверстий до 12 мм обеспечивает производительность до 0,45 т/ч.
При уменьшении скорости рабочего органа с 34 до 30 м/си, увеличении диаметра отверстий решета с 8 до 12 ммэнергоемкость процесса снижается с 15,2 до 7,2 кВтч/т.
Средневзвешенный размер частиц составляет 2,5 мм, при диаметре отверстий 10 и 12 мм пылевид-наяфракция в общей массе проб не превышала 5 %.
Оптимальные значения исследуемых факторов: диаметр отверстий решета - 12 мм; линейная скорость молотков 35 м/с.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Науменко З. М., Ладинская С. И. Кормовые ресурсы леса. М. : Агропромиздат, 1990. 192 с.: ил.
2. Хвоя не для отходов. URL: http: //www.pihtahvoya.ru/chvoynie -derevya-i -kustarniki -dalnego-vostoka/chvoya-ne-dlya-otchodov (дата обращения: 21.04.2016).
3. Заготовка и использование древесного корма в рационах сельскохозяйственных животных / Рекомендации для руководителей и специалистов сельхозпредприятий. Ульяновск : ГСХА, 2011. 8с.
4. URL: http://fermer.ru/sovet/obshchie-voprosy/ 145576 (дата обращения: 12.02.2016).
5. Коноваленко Л. Ю. Использование кормовых ресурсов леса в животноводстве : науч. аналит. обзор. М. : ФГБНУ «Росинформагротех», 2011. 52 с.
6. Эрнст Л. К., Науменко З. М., Ладинская С. И. Кормовые продукты из отходов леса. М. : Лесн. промышленность, 1982. 168 с.
7. URL: http://tehnoinfo.ru/tehnolog/derevo/266-drevesnay-zelen.html(дата обращения: 12.02.2016).
8. Универсальный измельчитель кормов УИК-4 URL: http://www.selma.ru/45 (дата обращения: 21.04.2016).
9. Измельчитель универсальный И-7,5У. URL: http://www.agro-tehservis.ru/izmelchitel_I-7_5u.html (дата обращения: 21.04.2016).
10. Оборудование для отделения и измельчения зелени. URL: http://www.derev-grad.ru/mehanizaciya-i-avtomatizaciya/oborudovanie -dlya-otdeleniya-i -izmelchenia-zeleni.html (дата обращения 21.04.2016).
11. Репях С. М., Левин Э. Д. Кормовые добавки из древесной зелени. М. : Лесн. промышленность, 1988. 96 с.
12. Эрнст Л. К., Науменко З. М., Ладинская С. И. Кормовые ресурсы леса. М. : РАСХН, 2006. 369 с.
13. Фуфачев В. С., Баранов Н. Ф., Ступин И. В. Совершенствование конструкции и исследование рабочего процесса двухступенчатой рубительной машины для измельчения отходов деревообработки // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики : Материалы 6 Международ. науч.-практ. конф. «Наука-Технология-Ресурсосбережение» : Сб. науч. тр. - Киров: ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА, 2013. Вып. 14. С. 167-172.
14. Чиликин М. Г., Соколов М. М. и др. Основы автоматизированного электропривода. М. : Энергия, 1974. 567 с.
15. Белянчиков Н. Н. Исследование схемы режущих аппаратов силосорезки RV-42 (Чехословакия) на основе работ акад. В. П. Горячкина по теории скользящего резания. // Сборник трудов по земледельческой механике, т. 6. Л-М., Сельхозиздат, 1961.С. 32-38.
16. Резник Н. Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. М., «Машиностроение», 1975, 311 с.
17. Баранов Н. Ф., Фуфачев В. С., Ступин И. В. Обоснование параметров ножевого режущего аппарата // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: Материалы 9 Международ. науч.-практ. конф. «Наука-Технология-Ресурсосбережение» : Сб. науч. тр. Киров : Вятская ГСХА, 2016. Вып. 17. С. 87-90.
18. Гончаров В. Н., Гаузе А. А., Аввакумов М. В. Основы теории и расчета оборудования для подготовки бумажной массы. Часть 2. Рубительные машины : учеб. Пособие / СПбГТУРП. СПб., 2012. с.: ил. 15.
19. Коперин Ф. И. Производство технологической щепы в леспромхозах. М. : Лесная промышленность, 1971. 272 с.
20. Цыгарова М. В. Комплексное использование древесины [Текст]: метод. Указания. Ухта : УГ-ТУ, 2007. 55 с.
21. Вальщиков Н. М. Рубительные машины. Л. : Машиностроение, 1970. 328 с.
22. Баранов Н. Ф., Фуфачев В. С., Ступин И. В. Влияние угла скольжения на удельную работу резания древесины //Пермский аграрный вестник. 2015. № 2. С. 30-35.
23. Баранов Н. Ф., Фуфачев В. С., Ступин И. В. Определение силы затягивания материала ножом ру-бительной машины // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015. № 1. С. 70-75.
05.12.04
УДК 621.391.037
КОМПЛЕКСНЫЙ МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ И СПЕКТРАЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЦИФРОВОЙ РАДИОСВЯЗИ
© 2016
Ганин Дмитрий Владимирович, кандидат экономических наук, доцент, заведующий кафедрой «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино (Россия) Гладких Анатолий Афанасьевич, кандидат технических наук, профессор кафедры «Телекоммуникации» Ульяновский государственный технический университет, Ульяновск (Россия) Шамин Алексей Анатольевич, кандидат экономических наук, старший преподаватель кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино (Россия) Шагарова Анна Александровна, старший преподаватель кафедры «Общепрофессиональные дисциплины» Ульяновский институт гражданской авиации имени главного маршала авиации Б. П. Бугаева»,
Ульяновск (Россия)
Аннотация. В современном мире, в области инфокоммуникаций, присутствует множество проблем, связанных с различными помехами или ошибками, возникающими при попытке передать через канал связи информацию тем или иным образом. В этом случае не маловажной составляющей передачи данных будет состоять в ис-
16
