Энергия сжатия зерновки при плющении Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

лено, что основным карбидом во всех зонах является соединение типа (Сr,Fe)7Cз а карбид (Cr,Fe)3C образует лишь отдельные включения.

Химический состав основной заэвтекти-ческой зоны следующий: С > 4,50%; Si — 2,50%; МП — 1,23%; О- — 31,20%; N — 1,24%. Химический состав покрытия не соответствует рецептурному составу твёрдого сплава ПГ-С27, по хрому ~ на 3%, по никелю ~ 0,7%, однако это не является браковочным признаком. Износостойкое покрытие по основной структуре и фазовому составу отвечает требованиям, предъявляемым к наплавленному слою. Основополагающим фактором является размер до эвтектической зоны, которая в наплавленном слое не превышает 30%.

Выводы

1. Исследованы процессы нагрева на границах шихта — основной металл и шихта — воздух при односторонней автоматической индукционной наплавке длинномерных плоских деталей. Установлено, что скорости нагрева шихты и поверхности детали не совпадают, что вызывает ухудшение качества упрочняющего покрытия.

2. Разработан и изготовлен индуктор для односторонней автоматической непрерывно-последовательной наплавки в двух зонах: зоне интенсивного нагрева упрочняемой поверхности и плавления шихты — разогрева и зоне, где температура поддерживается на уровне температуры плавления твёрдого сплава — догре-ва.

3. Проведена односторонняя автоматическая индукционная наплавка при оптимальных режимах (наклон первой ветви индуктора — 20-350, второй — 10-20° к на-

УДК

Ключевые слова: деформация зерновки, площадь поперечного сечения, эллипсоид, направление сжатия, сжатие зерновки по толщине, энергия сжатия,

плавляемой поверхности, скорость перемещения детали 3-3,5 мм/с с поочередным проходом обеих зон в автоматическом режиме, анодный ток 10 А, сеточный ток 2,5 А, анодное напряжение 10-12 кВ) длинномерных ножей Д3.118.10.001, выполненных из стали 15ХСНД твердым сплавом ПГ-С27.

Библиографический список

1. Ткачёв В.Н. Индукционная наплавка / В.Н. Ткачёв, Б.М. Фиштейн, Н.В. Казин-цев, Д.А. Алдырев. — М.: Машиностроение, 1970.

2. Циммерман М.3. Рабочие органы почвообрабатывающих машин / М.3. Циммерман. — М.: Машиностроение, 1978.

3. Ишков А.В. Износостойкие борид-ные покрытия для рабочих органов сельхозтехники / А.В. Ишков, Н.Т. Кривочу-ров, Н.М. Мишустин, В.В. Иванайский, А.А. Максимов / / Вестник АГАУ. — 2010. — № 9 (71). — С. 71-75.

4. Кривочуров Н.Т. Способы контроля тепловложения при индукционной наплавке / Н.Т. Кривочуров, В.В. Иванайский, Е.А. Иванайский, В.Я. Деризин // Вестник АГАУ. — 2007. — № 3 (29). — С. 61-62.

5. Иванайский В.В. Физико-химические и технологические основы управления структурой и свойствами защитного покрытия на рабочих органах сельхозмашин: монография / В.В. Иванайский. — Барнаул: Изд-во АГАУ, 2010.

6. Патент РФ № 1815078. Способ односторонней непрерывно-последовательной индукционной наплавки / А.А. Боль, О.А. Нагорных, А.Ю. Балаганский. МПК В23К 13/01. Заявл. 13.12.90. Опубл. 15.05.93 // Бюлл. № 18.

бороздка, прочность зерновки, маятниковая плющильная установка, раскрытие зерновки, зона плющения, максимальная энергоэффективность.

+ + +

664.733 Е.Ю. Чикина,

В.Л. Злочевский

ЭНЕРГИЯ СЖАТИЯ ЗЕРНОВКИ ПРИ ПЛЮЩЕНИИ

Введение

Плющение зерновых материалов находит широкое применение в агропромышленном комплексе. В настоящее время для плющения используется вальцовый станок, в котором зерновой материал обрабатывается в клиновидном зазоре между двумя валками, вращающимися навстречу друг другу с одинаковыми скоростями. Основным недостатком плющильного вальцового станка является высокое энергопотребление на единицу производительности.

Теоретическое изучение сжатия зерновки в процессе плющения

При входе зерновки в межвальцовую зону в плющильном станке она ориентируется различным образом, и ее сжатие в общем случае может происходить по трем направлениям: по толщине (1), ширине (2), длине (3) [1] (рис. 1).

Энергия, затрачиваемая на плющение зерновки до некоторой величины 5, находится по формуле:

где F — сила сопротивления зерновки сжатию, Н;

ДY — деформация зерновки, м, рассчитывается по формуле:

АУ = У - а (2)

где Y — размер зерновки, по которому происходит ее сжатие (толщина, ширина, длина), м;

5 — зазор между рабочими органами,

м.

Сила сопротивления зерновки сжатию определяется по уравнению:

р = и3, (3)

где о — напряжения, возникающие в зерновке при сжатии, Н/м2;

5 — площадь поперечного сечения зерновки, м2.

Подставляя уравнения (2) и (3) в (1), получаем:

Напряжения, возникающие в зерновке, изменяются от нуля до некоторого максимального значения. Очевидно, что максимальные значения напряжения будут иметь при сжатии зерновки по длине, а минимальные — по толщине, т.е.:

(71 < (72 < (73 (5)

Площадь в различных сечениях зерновки неодинакова и изменяется в процессе деформации. Примем, что зерновка имеет форму эллипсоида, а площадь поперечного сечения зерновки соответствует максимальной площади сечения, лежащего в плоскости, проходящей через центр эллипсоида перпендикулярно направлению сжатия (рис. 1). В этом случае поперечные сечения зерновки имеют форму эллипса. Значения максимальных площадей поперечного сечения и деформаций зерновки по трем направлениям сжатия приведены в таблице.

Рис. 1. Варианты расположения зерновки при входе в межвальцовую зону в плющильном станке: S1, S2, S3 — площади сечения зерновки, в которых возникают силы сопротивления сжатию

Таблица

Величины максимальных площадей поперечного сечения и деформаций зерновки

при сжатии по толщине, ширине, длине

Направление сжатия Площадь поперечного сечения 5, мм2 Деформация ДУ,, мм (при 5=0,3 мм) 5,- ДУ,

По толщине (1) 16,75 2,41 40,3675

По ширине (2) 14,27 2,88 41,0976

По длине (3) 6,76 6,41 43,3316

Исходя из данных таблицы 1 и неравенства (5), делается вывод, что

£1 < Е2 < ЕЗ. (6)

Сжатие зерновки по толщине требует меньших затрат энергии по сравнению с другими двумя направлениями деформации.

Приведенные выше рассуждения относятся к идеализированной зерновке, у которой поперечные сечения по всем трем направлениям имеют форму эллипса. Но реальная зерновка имеет в своем строении анатомическую особенность — бороздку. Профессор В.Я. Гиршсон отмечал, что на сопротивление деформации целого зерна пшеницы оказывает влияние положение зерен в момент определения величин деформаций [2]. В экспериментах, которые проводил профессор В.Я. Гиршсон, исследуя деформацию зерна пшеницы при сжатии, скалывании и срезании, наименьшие разрушающие усилия были получены при положении зерновки бороздкой вверх или вниз по сравнению с положением бороздкой сбоку. Эти данные относятся к деформации твердой и мягкой стекловидной пшеницы. Для мягкой мучнистой пшеницы разница в разрушающих усилиях в зависимости от положения бороздки незначительна. В общем же случае наличие бороздки снижает сопротивляемость зерновки разрушению при сжатии ее по толщине.

Таким образом, сжатие зерновки по толщине является менее энергоемкой деформацией по сравнению с сжатием по ширине или длине, с одной стороны, за счет меньшей величины деформации ДY, с другой стороны, за счет бороздки, которая ослабляет прочность зерновки в данном направлении.

Рассмотрим процесс плющения зерна в маятниковой плющильной установке [3] (рис. 2).

Зерновки располагаются на неподвижной опорной поверхности. Цилиндр подвешен над опорной поверхностью с определенным зазором и совершает маятниковые колебания относительно нее с угловой скоростью ш0. Одновременно он, взаимодействуя с зерном, вращается вокруг своей оси за счет возникающих между ними фрикционных сил с угловой скоростью ш,.

Особенности строения зерновки таковы, что она может располагаться на неподвижной поверхности бороздой вверх либо вниз по вариантам I или II, приведенным на рисунке 2. Таким образом, в ос-

новном при плющении зерновок, расположенных на опорной поверхности, цилиндром будет происходить их сжатие по толщине, в результате которого зерновки будут раскрываться по наиболее слабому своему сечению — бороздке — и далее сминаться до величины зазора.

Рис. 2. Варианты расположения зерновки при входе в зону плющения в маятниковой плющильной установке

Кроме того, что сжатие зерновок по толщине является более энергоэффективным по сравнению с сжатием по ширине или длине, оно позволяет максимально развернуть поверхность зерновок и раскрыть эндосперм [4].

Вывод

При плющении зерновых материалов в маятниковой плющильной установке за счет неподвижности зерновок на опорной поверхности сокращается количество вариантов их ориентации при попадании в зону плющения. В результате сжатие зерновок происходит в основном по наименьшему размеру — толщине, что позволяет производить плющение зерна с максимальной энергоэффективностью, обусловленной особенностями анатомического строения зерновки.

Библиографический список

1. Вашкевич В.В. Техника и технология производства муки / В.В. Вашкевич, О.Б. Горнец, Г.Н. Ильичев. — Барнаул, 2000. — 209 с.: ил.

2. Гиршсон В.Я. Экспериментальные исследования процессов технологии зерна / В.Я. Гиршсон. — М., 1949. — 152 с.

3. Патент № 2378053 Российская Федерация, МПК В02С 4/10 (2006. 01), В02С 15/04 (2006. 01). Устройство для плющения зерновых материалов / В.Л. Злочевский, Д.А. Сорокин, Е.Ю. Чи-

кина, Е.Н. Попок; заявл. 22.09.2008; опубл. 10.01.2010; Бюл. №1. - 7 с.: ил.

4. Злочевский В.Л. Совершенствование технологии и техники размола зерна /

УДК

Ключевые слова: облепиха, ягодники, машины и орудия, закладка насаждений, уходные работы, механизация.

Введение

Садоводство — одна из самых трудоемких отраслей сельскохозяйственного производства. Степень механизации здесь составляет около 70%. В отрасли имеется ряд операций и технологических процессов, которые выполняются вручную с использованием различного инвентаря и инструмента. Наиболее распространенные ягодные кустарники (черная смородина, жимолость, малина, черноплодная рябина) и новая культура — облепиха по площади насаждений занимают до 70% в структуре садоводства Сибири. Площади под плодовыми культурами (яблоня, слива, груша, вишня) составляют около 30%.

В последние десятилетия конструкторскими бюро заводов сельхозмашиностроения совместно с отделами механизации отраслевых НИИ России были разработаны новые машины, орудия и приспособления для отрасли [1-3]. Были проведены их государственные приемочные испытания и фактически освоено серийное или несерийное (опытными партиями) производство на заводах сельхозмашиностроения, в различных фирмах и обществах с ограниченной ответственностью (ООО) или в созданных инженерных Центрах при ведущих отраслевых НИИ (ГНУ ВНИИС имени И.И. Мичурина, г. Мичуринск; ГНУ ВСТИСП, г. Москва, ГНУ СКЗНИИСиВ, г. Краснодар и т.д.) [1-4].

Опытные партии машин (несерийное производство) выпускают указанные инженерные центры и различные фирмы

B.Л. Злочевский / / Хранение и переработка сельхозсырья. — 2009. — № 2. —

C. 28-32.

(ООО), в которых были разработаны эти машины [1, 2].

Изготовление машин в этих предприятиях осуществляется по заявкам хозяйств на договорной основе с последующей их отгрузкой потребителю. Эти предприятия-разработчики и поставщики садовой техники могут реализовать также чертежно-техническую документацию на востребованную технику.

В настоящее время в отрасли в принципе можно внедрять машинные технологии при закладке и уходе за насаждениями и уборке урожая [3, 4].

Большинство из нижеприведенных машин и орудий в разные годы нами были испытаны и внедрены в специализированных хозяйствах Сибири, иногда с некоторой их модернизацией, которую можно осуществить непосредственно в хозяйствах.

В ГНУ НИИ садоводства Сибири имеется чертежно-техническая документация на разработанные здесь технические средства (малино-рябиноукладчики насаждений на зиму, малино-рябиноподъемники насаждений весной, почвенные фрезы, машина для присыпания почвой отводков смородины и их выкопке при выращивании саженцев этой культуры, машины выко-почные для саженцев малины на маточных плантациях и т.д.).

В НИИС Сибири имеются также чер-тежно-техническая документация и технические рекомендации по модернизации конкретных машин применительно к зональному садоводству. Специалисты лаборатории механизации и агротехники института могут оказывать различные консультации и техническую помощь в при-

+ + +

634.74.631.535 В.Д. Бартенев,

С.Н. Хабаров

КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ НАСАЖДЕНИЙ

ЯГОДНИКОВ И ОБЛЕПИХИ