CC BY
14
[Prospects for the design development of a combine harvester]. Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-praktiches-koy konferentsii "Energoeffektivnost' i energosberezheniye v sovremennomproizvodstve i obshchestve", 2018: 137-143. (In Rus.)
6. Zhalnin E.V., Tsench Yu.S., P'yanov V.S. Metodika analiza tekhnicheskogo urovnya zernouborochnykh kom-baynov po funktsional'nym i konstruktivnym parametram [Methodology for analyzing the technical level of combine
Критерии авторства
Алдошин Н.В., Бердышев В.Е., Малла Бахаа провели обобщение и написали рукопись. Алдошин Н.В., Бердышев В.Е., Малла Бахаа имеют на статью авторские права и несут ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Статья поступила 20.05.2019
harvesters by functional and design parameters]. Sel'skokho-zyaystvennyye mashiny i tekhnologii, 2018, vol 12, 2: 4-8. (In Rus.)
7. Lomakin S.G., Berdyshev V.Ye. Analiz tekhnicheskogo urovnya zernouborochnykh kombaynov "ROSTSEL'MASH" [Analysis of the technical level of "ROSTSELMASH" combine harvesters]. Vestnik of Moscow Goryach-kin Agroengineering University, 2017: 6 (82): 34-42. DOI: 10.26897/1728-7936-2017-6-34-42. (In Rus.)
Contribution
Aldoshin N.V., Berdyshev V.Ye., Mala Bahaa summarized the material and wrote the manuscript. Aldoshin N.V., Berdyshev V.Ye., Mala Bahaa have equal author's rights and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this paper.
The paper was received on May 20, 2019
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПК / FARM MACHINERY AND TECHNOLOGIES ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL ARTICLE УДК 631
DOI 10.34677/1728-7936-2019-3-22-27
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДВУХУРОВНЕВОГО ГЛУБОКОРЫХЛИТЕЛЯ
ТЕЛОВОВ НОРМУРОД КАНДАХОРОВИЧ, старший преподаватель
E-mail: telovov@mail.ru
АБДУЛМАЖИДОВ ХАМЗАТ АРСЛАНБЕКОВИЧ, канд. техн. наук, доцент
E-mail: Hamzat72@mail.ru
Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, 49, Москва, 127550, Российская Федерация
Целью разработки рабочего органа двухуровневого глубокорыхлителя является уменьшение тяговых сопротивлений при глубоком рыхлении и увеличении степени и качества разрыхления пахотных слоев почв и плужной подошвы. Экспериментальные исследования проводились на грунтовом лотке с уменьшенной моделью нового двухуровневого глубокорыхлителя. Применение данной конструкции направлено на более масштабную обработку профиля почвы внутри контура рыхлителя с уменьшением тяговых сопротивлений. Увеличение степени разрыхления достигается за счёт установки боковых стенок и лемеха рабочего органа под оптимальным углом. Тяговые сопротивления определялись зависимостью от глубины рыхления. Степень разрыхления измерялась по величине «вспученности» почвы на поверхности, а также на поперечном срезе разрыхленного участка. Обработка результатов экспериментальных исследований проведена с использованием методов статистического анализа. Установлено, что при использовании нового двухуровневого глубокорыхлителя тяговые сопротивления рыхлению по сравнению с базовым рабочим органом уменьшаются на 7.. .10%. При этом степень разрыхления, с обеспечением максимальной однородности комков почвы по всей площади обработки, увеличилась на 10.15%.
Ключевые слова: глубокое рыхление почв, глубокорыхлители, качество рыхления, величина «вспученности» почв после рыхления, сопротивление почв рыхлению, плужная подошва.
Формат цитирования: Теловов Н.К., Абдулмажидов Х.А. Экспериментальные исследования физической модели рабочего органа двухуровневого глубокорыхлителя // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2019. N3(91). С. 22-27. DOI 10.34677/1728-7936-2019-3-22-27
EXPERIMENTAL STUDIES OF THE PHYSICAL MODEL OF A NEW WORKING TOOL OF SUBSOIL CHIESEL PLOWS
NORMUROD K. TELOVOV, Senior Lecturer
E-mail: telovov@mail.ru
KHAMZATA. ABDULMAZHIDOV, PhD (Eng), Professor
E-mail: Hamzat72@mail.ru
Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy; Timiryazevskaya Str., 49, Moscow, 127550, Russian Federation
The purpose of developing a new working tool is to reduce traction resistances and increase the loosening extent and quality of plowed soil layers and plow pan. Experimental studies were conducted on a plot of land with a reduced model of the new two-level subsoil chisel plow. Application of the two-level design is aimed at more extended coverage of soil profile handling inside the chisel plow circuit with reduced traction resistances. The loosening degree increase is achieved by installing side panels and a working tool share at the best angle. Traction resistance were determined depending on the depth of loosening. The degree of loosening was measured taking into account the amount of soil surface inflation, as well as the cross section of a loosened plot. The experimental study results were processed using methods of statistical analysis. The analysis of the results has shown that using a new two-level subsoil chisel plow reduces traction resistance to loosening by 7.. .10% as compared with the basic working tool. The loosening degree has increased by 10.15%, while ensuring maximum distribution uniformity of soil lumps over the entire treatment area.
Key words: deep soil loosening, chisel plows, loosening quality, the amount of soil surface inflation after loosening, soil loosening resistance, plow pan.
For citation: Telovov N.K., Abdulmazhidov Kh.A. Experimental studies of the physical model of a new working tool of subsoil chiesel plows. Vestnik of Moscow Goryachkin Agroengineering University. 2019; 3(91): 22-27. (In Rus.). DOI: 10.34677/1728-7936-2019-3-22-27.
Введение. Применение различных видов машин с разнообразными конструкциями ходовых устройств и эксплуатационными массами в орошаемом сельскохозяйственном земледелии неизбежно ведёт к уплотнению верхних и средних слоев почвогрунтов, что, безусловно, оказывает влияние на урожайность возделываемых культур. Методы и способы разрыхления почв достаточно изучены [1-4], предложено множество конструктивных решений по формированию оптимальных конфигураций новых рабочих органов [5-7], имеющих свои достоинства и недостатки.
В связи с этим представляется новое техническое решение для их устранения: двухуровневый глубокорых-литель, основными достоинствами которого являются меньшие, по сравнению с базовым вариантом, тяговые сопротивления и высокое качество рыхления почвы с обеспечением максимальной однородности комков внутри по всей площади контура конструкции. Рыхление с новым рабочим органом качественно повлияет на обработку почв без оборота пласта.
Цель исследования - определение тяговых сопротивлений при работе нового двухуровневого глубокорыхли-теля и выявление степени рыхления почвы.
Материал и методы. Для лабораторных исследований в системе Inventor Pro спроектированы уменьшенная в 4 раза модель глубокорыхлителя и рабочий орган в натуральную величину. Снижение тяговых сопротивлений при рыхлении почвы достигалось за счёт использования конструкции с меньшей площадью контура рабочего органа. Качественному рыхлению по всему сегменту почвы внутри контура рабочего органа способствовала установка под оптимальным углом боковых режущих стенок и лемеха нового рыхлителя.
В системе Inventor Pro были проведены прочностные расчёты, по результатам которых запас прочности для конструкции при заданных нагруженных силовых условиях находился в пределах 1,8.2. При уточненных прочностных расчётов конструкции для наиболее опасных участков и сечений данный показатель имеет значения 1,6.1,9, что вполне допустимо для стальных сварных конструкций.
Лабораторные испытания физической модели двухуровневого рыхлителя проводились на грунтовом лотке лаборатории мелиоративных машин (рис. 1). Отличительной особенностью нового рабочего органа от широко используемого рыхлителя РГ-0,5 является наличие внутренней ступени, способствующей более эффективному рыхлению по всей площади обработки.
Рис. 1. Физическая модель двухуровневого глубокорыхлителя
Fig. 1. Physical model of a two-level subsoil chisel plow
Грунтовый лоток представляет собой металлическую ёмкость прямоугольного профиля с грунтом. Вид исследуемого грунта - супесь. На верхних частях стенок лотка установлены уголки, образующие жёсткие направляющие, - аналог рельсового хода. По жёстким направляющим посредством механизма передвижения с канатным полиспастом может перемещаться грузовая тележка. Модель двухуровневого глубокорыхлителя установлена в нижней части тележки на подвижной секции телескопической конструкции, которая позволяет изменять глубину рыхления. На грузовой тележке имеются также два тензометрических датчика для фиксации и измерения значений горизонтальных и вертикальных усилий рыхления, которые автоматически передаются на самописец или вычислительную машину. С помощью специальной программы «Тензо-М», установленной на компьютере, выдаются результаты в виде численных значений усилий за определенный промежуток времени в качестве случайной реализации.
Перед началом экспериментальных исследований производится подготовка грунтового лотка, т.е. обеспечивается необходимая влажность (8.10%), плотность суглинка
(4.5 ударов ударника ДорНИИ) и выравнивание поверхности грунта по всей длине лотка.
Результаты и обсуждение. Лабораторные испытания проводились по схеме однофакторного эксперимента, т.е. исследовалась целевая функция: тяговые сопротивления в зависимости от наиболее весомого фактора - глубины рыхления (при постоянстве других факторов). Проведены 4 опыта с 3-х кратной повторностью: первый - с глубиной рыхления 4 см, второй - 6 см, третий - 8 см, четвёртый - 10 см. Показатели одного из опытов, полученные в программе «Тензо-М» в виде кривой красного цвета по горизонтальным составляющим усилия рыхления (Р, Н), представлены на рисунке 2. Вертикальная ось в данной программе обычно выделяется зелёным цветом, горизонтальная - синим. Уровень минимального значения параметра выделяется жёлтым цветом.
Средние значения усилий для каждого опыта определялись на основе значений участка реализации с установившимся режимом. По полученным четырём точкам средних значений усилий, в зависимости от глубины, получены уравнения регрессии, наиболее адекватно описывающие исследуемый процесс.
Рис. 2. Фрагмент реализации изменения тяговых сопротивлений F по времени t при работе модели двухуровневого рыхлителя
Fig. 2. Fragment of the implementation of the change of traction resistance F over time t for working model of a two-level subsoil chisel plow
Для обработки результатов экспериментальных данных применялись компьютерные программы Mathcad и Excel. Согласно программе Mathcad получена линейная аппроксимация данных на основании метода наименьших квадратов, определены коэффициенты уравнения регрессии, а также уточнены значения усилий сопротивления рыхлению для модели на рабочий орган в натуральную величину. Обработка данных исследования модели представлена на рисунке 3.
Экспериментальные данные модели двухуровневого глубокорыхлителя:
Перерасчёт величин тяговых сопротивлений от значений уменьшенной модели на рабочий орган в натуральную величину проведён по приближённому методу физического моделирования В.И. Баловнева по формуле [8]:
P = P1",
н же'
где Рн - сопротивление рыхлению для «натуры», кН; Рм -сопротивление рыхлению для модели, кН; ie - масштабный
коэффициент, п - показатель степени, учитывающий состояние обрабатываемой среды и особенности подобия отождествляемых объектов.
Наибольший интерес представляет показатель степени, который при приближенном физическом моделировании [9, 10] может быть в пределах от 2 до 3, в зависимости от типа и состояния грунтов; при этом отмечается довольно значительный разброс расчётных значений сопротивления рыхлению для мёрзлых и талых грунтов. Грунты по трудности разработки делятся на VIII категорий в зависимости от количества ударов Суд ударника ДорНИИ (табл. 1).
При глубине рыхления на модели в 10 см граничные значения для талых грунтов на рабочем органе в натуральную величину по результатам расчёта будут равны соответственно 2,291 и 9,162 кН.
С учётом того, что глубокое рыхление проводится на немёрзлых грунтах, рассматривались только талые грунты, и экспериментальные исследования в лабораторных условиях проводились с грунтом второй категории,
величина коэффициента п после ранжирования для четырёх категорий принята 2,5 [8, 11].
Средние значения тяговых сопротивлений при рыхлении по четырём точкам после пересчёта на натуру имеют значения: ^ = 2,042 кН; R2 = 3,850 кН; Rз = 4,055 кН; R4 = 4,581 кН. Линейная и полиномиальная аппроксимации изменения
целевой функции и соответствующие уравнения регрессии процесса рыхления грунта представлены на рисунке 4.
Степень рыхления грунта и величина «вспученности» измерялась с помощью линейки в конце хода рыхлителя на вертикальном срезе. Полученные значения в среднем оказались на 15% больше, чем на базовом варианте.
Эксперимент с моделью двухуровневого глубокорыхлителя
1. Задание количества точек исследуемой функции дпя участка с установившимся режимом.
М:=44 1 := 0.. N - 1
2. Задание значений времени изменения целевой функции в виде вектора-строки матрицы.
XI := (1 2 3 4 5 6 7 в 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1в 19 20 21 22)
Х2 := (23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Зв 39 40 41 42 43 44)
3. Объединение значений векторов Х1 и Х2.
X := аи§теш(Х1,Х2)
4. Привязка масштаба и транспонирование вектора-строки матрицы значений времени в вектор-столбец.
X := Х-0.1 Х:=ХТ
5. Задание значений изменения целевой функции - тяговых сопротивлений при установившемся режиме для модели.
У1.:= (154 154 157 158 157 157 154 149 146 13в 132 128 128 129 129 130 131 131 135 136 136 139) У2 := (144 143 144 143 145 148 147 146 147 150 154 154 151 156 156 14Э 142 142 138 132 131 130)
6. Объединение значений векторов У1 и У2 и транспонирование вектора-строки матрицы значений целевой функции - тяговых сопротивлений в вектор-столбец.
У := аи§тет(У1,У2) У := УТ
7. Пересчет значений тяговых усилий модели на рабочий орган в натуральную величину при масштабном коэффициенте ¡=4 и показателе степени п=2.5.
У:=У-42-510-3
8. Определение средних значений тяговых сопротивлений (кН) для рабочего органа в натуральную величину по результатам опыта с моделью при глубине рыхления 10 см.
Я := теап(У) Я = 4.581
9. Расчет коэффициентов уравнения линейной регрессии аО и Ь0 встроенными командами МаШсасГ
аО := ййегсерКХ.У) Ь0 := 51оре(Х, У) аО = 4.653 Ь0 = -0.032 Г(Х) := аО + Ь0-Х У1 := У - Г(X)
10. Расчет дисперсии.
Б := гаг(У) Б = 0.095
11. Определение коэффициента вариации.
Я
12. Построение зависимости изменения тяговых сопротивлений от глубины рыхления (4 см) на участке с приближенным установившимся режимом.
v = 0.067
4.4
У
f(X) Y1 1.2
2.8
-0.4 -2
___ — .
1ГЧ
Х,Х
Рис. 3. Листинг обработки данных эксперимента в системе Mathcad:
--реализация для модели Y1;
--кривая расчётных значений для рабочего органа в натуральную величину Y; • • • • - средние значения
Fig. 3. Listing of experimental data processing in the Mathcad system:
--in the graph highlights the implementation for the model Y1;
--the curve of the calculated values for the working tool in full size Y; • • • • - the average values
Категории грунтов по числу ударника ДорНИИ Categories of soil by the number of DorNII ram tester
Величина Категория грунта
талые мёрзлые
I II III IV V VI VII VIII
Число ударов, Суд 1.4 5.8 9.15 16.35 35.70 70.140 140.280 280.500
i 5
1
О)
m 4
° ¿г
2 3 / у = 0,0836х +1,3857
2 25__i _R2 = 0,8735
£ у = -0,0035х2 + 0,2814х-1,1003
| 2 Rz = 0,9533
О)
S 1,5--
х m
0,5--
О -,-1-,-,-,
О 10 20 30 40 50
Глубина рыхления, см
Рис. 4. Зависимость тяговых сопротивлений от глубины рыхления при работе глубокорыхлителя
Fig. 4. The relationship between traction resistance and the depth of loosening during the operation of the subsoil chisel plow
Выводы
Результаты лабораторных исследований наглядно свидетельствуют о целесообразности использования двухуровневого глубокорыхлителя при рыхлении не только почв, но и грунта плужной подошвы. Установлена возможность его работы с почвами различной степени уплотнения, в том числе с каменистыми включениями и погребенной древесиной.
Процесс увеличения тяговых сопротивлений, в зависимости от возрастающей глубины рыхления, наиболее адекватно описывается полиномиальной аппроксимацией с величиной достоверности R2 = 0,9533. Увеличение глубины рыхления приводит к увеличению тяговых сопротивлений. Так, увеличение глубины с 6 до 8 см для описываемой модели соответствует возрастающему тяговому сопротивлению для рабочего органа в натуральную величину от 3,85 до 4,055 кН, что составляет 5%. В то же время, на фоне предыдущей точки роста сопротивлений копанию, в крайней точке наблюдается их значительное увеличение.
Полученные в лабораторных исследованиях значения тяговых сопротивлений для двухуровневого глубокорыхлителя могут применяться при использовании его с базовыми тракторами третьего тягового класса.
Библиографический список
1. Абдулмажидов Х.А. Обоснование геометрических параметров ковшей каналоочистителя // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2013. № 2 (58). С. 30-33.
2. Пикушов А.Н. Определение энергоемкости процесса глубокого рыхления почвы // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2011. № 29. С. 186-187.
3. Маслов Г.Г., Шишкин М.А. Эффективность технологии глубокого рыхления почвы трактором тягового класса 5 // Материалы Международной научно-практической конференции «Проблемы инновационного развития АПК». М., 2017. С. 149-154.
4. Сергеев А.В., Шамонин В.И. Влияние глубокого рыхления при формировании гребней на агрегатный состав почвы // Молодой ученый. 2017. № 4 (138). С. 205-209.
5. Теловов Н.К., Абдулмажидов Х.А. Обоснование параметров двухступенчатого рыхлителя для глубокой обработки
почвы // Материалы Международной научно-практической конференции «Экологические аспекты мелиорации, гидротехники и водного хозяйства АПК». М., 2017. С. 368-375.
6. Непра А.С., Разумец К.В., Квижинадзе В.Ю. Глубокое рыхление тяжёлых почв в ленинградской области // Материалы Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы в международном трансфере инновационных технологий». М., 2018. С. 224-226.
7. Икромов И.И. Влияние дифференцированного глубокого рыхления на водно-физические свойства почвы // В сб. «Новые методы и результаты исследований ландшафтов в Европе, Центральной Азии и Сибири». М., 2018. С. 139-144.
8. Суриков В.В. Строительные машины для механизации мелиоративных работ. М.: Издательство Агропромиз-дат, 1991. 463 с.
9. Бигараев О.К. Глубокое рыхление почвы в хлопкосеющей зоне юга Казахстана // Наука и Мир. 2015. Т. 3. № 4 (20). С. 90-91.
10. Копытовских А.В. Изменение водопроницаемости связных минеральных почв при глубоком безотвальном рыхлении // Мелиорация. 2009. № 2 (62). С. 169-175.
11. Абдулмажидов Х.А., Теловов Н.К. Обработка данных экспериментальных исследований модели ковша каналоочистителя // Материалы Международной научно-практической конференции «Логистика, транспорт, при-родообустройство - 2014». М., 2014. С. 95-102.
References
1. Abdulmazhidov Kh.A. Obosnovaniye geometricheskikh parametrov kovshey kanaloochistitelya [Determaning geometrical parameters of canal cleaner buckets]. Vestnikof Moscow Goryach-kinAgroengineering University, 2013; 2 (58): 30-33. (In Rus.).
2. Pikushov A.N. Opredeleniye energoyemkosti protsessa glubokogo rykhleniya pochvy [Determination of the power intensity of deep tillage]. Trudy Kubanskogo gosudarstven-nogo agrarnogo universiteta, 2011; 29: 186-187. (In Rus.).
3. Maslov G.G., Shishkin M.A. Effektivnost' tekhnolo-gii glubokogo rykhleniya pochvy traktorom tyagovogo kl-assa 5 [Efficiency of deep tillage with a tractor of drawbar category 5]. Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-praktiches-koy konferentsii "Problemy innovatsionnogo razvitiya APK". Moscow, 2017: 149-154. (In Rus.).
4. Sergeyev A.V., Shamonin V.I. Vliyaniye glubok-ogo rykhleniya pri formirovanii grebney na agregatnyy sostav pochvy [Influence of deep tillage accompanied by ridge formation on aggregate soil composition]. Molodoy uchenyy. 2017; 4 (138): 205-209. (In Rus.).
5. Telovov N.K., Abdulmazhidov Kh.A. Obosnovaniye parametrov dvukhstupenchatogo rykhlitelya dlya glubokoy obrabotki pochvy [Determining the operating parametres of a two-level cultivator used for deep tillage]. Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii "Eko-logicheskiye aspekty melioratsii, gidrotekhniki i vodnogo kho-zyaystva APK". Moscow, 2017: 368-375. (In Rus.).
6. Nepra A.S., Razumets K.V, Kvizhinadze V.Yu. Glubo-koye rykhleniye tyazholykh pochv v leningradskoy oblasti [Deep loosening of heavy soils in the Leningrad region]. Ma-terialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii "Problemy i perspektivy v mezhdunarodnom transfere innovat-sionnykh tekhnologiy". Moscow, 2018: 224-226. (In Rus.).
• РЯД1
Линейная(Ряд1) ......... Полиномиальная (Ряд1)
7. Ikromov I.I. Vliyaniye differentsirovannogo glubokogo rykhleniya na vodno-fizicheskiye svoystva pochvy [Impact of variable-depth deep tillage on soil water-physical properties]. In: Novyye metody i rezul'taty issledovaniy landshaftov v Yevrope, Tsentral'noyAzii i Sibiri. Moscow, 2018: 139-144. (In Rus.).
8. Surikov V.V. Stroitel'nyye mashiny dlya mekhanizatsii meliorativnykh rabot [Construction equipment for the mechanization of land reclamation operations]. Moscow, Izdatel'stvo Agropromizdat, 1991: 463. (In Rus.).
9. Bigarayev O.K. Glubokoye rykhleniye pochvy v khlopkoseyushchey zone yuga Kazakhstana [Deep soil
Критерии авторства
Теловов Н.К., Абдулмажидов Х.А. выполнили экспериментальную работу, на основании полученных результатов провели обобщение и написали рукопись. Теловов Н.К., Абдулмажидов Х.А. имеют на статью авторские права и несут ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Статья поступила 18.03.2019
tillage in cotton-growing area of South Kazakhstan]. Nauka iMir. 2015; Vol. 3; 4 (20): 90-91. (In Rus.).
10. Kopytovskikh A.V Izmeneniye vodopronitsayemosti svy-aznykh mineral'nykh pochv pri glubokom bezotval'nom rykhlenii [Changes in the permeability of cohesive mineral soils with deep subsurface tillage]. Melioratsiya. 2009; 2 (62): 169-175. (In Rus.).
11. Abdulmazhidov Kh.A., Telovov N.K. Obrabotka dan-nykh eksperimental'nykh issledovaniy modeli kovsha kanalooch-istitelya [Processing experimental research data of the model bucket of a canal cleaner]. Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii "Logistika, transport, prirodoobust-roystvo- 2014". Moscow, 2014: 95-102. (In Rus.).
Contribution
Telovov N.K., Abdulmazhidov Kh.A. carried out the experimental work, on the basis of the results summarized the material and wrote the manuscript. Telovov N.K., Abdulmazhidov Kh.A. have equal author's rights and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this paper.
The paper was received on March 18, 2019
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПК / FARM MACHINERY AND TECHNOLOGIES
ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL ARTICLE
УДК66.081.63:631.862.2
DOI 10.34677/1728-7936-2019-3-27-35
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ И УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ СТОКОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ
НОВИКОВ АНДРЕЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ, докт. техн. наук, доцент12
E-mail: novikov-ae@yandex.ru
ШЕВЧЕНКО ВИКТОР АЛЕКСАНДРОВИЧ, докт. с.-х. наук3
E-mail: shevchenko.v.a@yandex.ru
ФИЛИМОНОВ МАКСИМ ИГОРЕВИЧ, мл. науч. сотрудник12
E-mail: maks.filimonov. 1986@mail.ru
1 Волгоградский государственный технический университет; пр. им. Ленина, 28, Волгоград, 400005, Российская Федерация
2 Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия; ул. им. Тимирязева, 9, Волгоград, 400002, Российская Федерация
3 Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова; ул. Большая Академическая, д. 44, корп. 2, Москва, 127550, Российская Федерация
Экологизация животноводства лимитируется эффективностью утилизации на земледельческих полях навозных стоков, образующихся при бесподстилочном разведении сельскохозяйственных животных и содержащих болезнетворные бактерии, яйца и личинки гельминтов. Для обработки навозных стоков как многокомпонентных сред предложена технология, включающая разделение их на твёрдую фракцию и жидкую фазу в осадительной центрифуге со шнековой выгрузкой осадка и последующую дегельминтизацию жидкой фазы на установке ультрафильтрации. Для оценки эффективности технологии использованы методы математического моделирования с применением как оригинальных подходов в процессе центрифугирования с определением локальных пофракционных степеней улавливания и интегральной степени очистки, так и классических в процессе ультрафильтрации, основанных на диффундировании вещества через полупроницаемую перегородку под действием градиента давления. Исследования проводились на примере племенного завода по разведению КРС. По результатам математического моделирования установлено, что при заданной производительности 3.4 м3/ч все рассматриваемые центрифуги типа ОГШ обеспечивают степень очистки навозных стоков от твёрдой фракции на 97%,
