Научная статья на тему 'Исследование эжектора в составе водокольцевого вакуумного насоса'

Исследование эжектора в составе водокольцевого вакуумного насоса Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
38
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник НГИЭИ
ВАК
Ключевые слова
вакуум-откачные средства / геометрический параметр эжектора / дозирование кормов / камера смешения / пульсатор / пульсирующий поток / смешивание кормов / сопло / транспортирование кормов / эжектор / pressure drop time / hydraulic accumulator / bearing wear / rotor rotation duration / turbocharger bearing assembly / turbocharger rotor speed / bearing assembly / turbocharger operability bearing lubrication mode / turbocharger operation

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Накфиков Инсаф Рафитович, Галиев Ильгиз Гакифович, Лукманов Руслан Рушанович, Хусаинов Раиль Камилевич

Введение. Неотъемлемой частью агропромышленного комплекса является производство качественной сельскохозяйственной продукции, которое связано с механизацией технологических процессов. В настоящее время ведутся работы по поиску эффективных технических решений для совершенствования данных процессов. Одним из основных составляющих технологических процессов животноводства являются вакуум-откачные средства, предназначенные для дозирования, смешивания, транспортирования, сушки, кормораздачи, доения коров, переработки молока и других технологических процессов в сельском хозяйстве. Материалы и методы. Повышение эффективности пульсирующего струйного вакуум-откачного устройства, широко применяемое во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства насоса, достигается без затрат механической энергии при достаточной простоте конструкции. Обоснование параметров струйного вакуум-откачного устройства, т. е. повышения коэффициента эжекции, производительности достигается преднамеренным нарушением стационарного режима течения материала. Пульсирующие течения транспортируемых материалов весьма многообразны, это связано с увеличенным количеством чисел подобия, определяющих их режим. Если для стационарного потока обычно используются приведенная скорость и число Рейнольдса, для пульсирующего течения к ним добавляются еще относительная частота и относительная амплитуда пульсаций. Результаты. В статье приведены результаты экспериментальных исследований, основными задачами которых было определение наиболее эффективных показателей работы эжекторов: степень повышения давления, коэффициент эжекции и геометрический параметр эжектора. В результате эксперимента были получены закономерности изменения производительности пульсирующего струйного вакуум-откачного устройства в зависимости от материала клапана и величины его пульсации. Выявлено, что для эжектора с пульсирующим движением активного потока рекомендуемым материалом клапана является металлический шарик, с частотой пульсации 90…100 мин-1. В результате применения предлагаемого эжектора с пульсирующим движением активного потока производительность транспортировки увеличится на 14.5 %. Заключение. Получены закономерности изменения производительности пульсирующего струйного вакуум-откачного устройства в зависимости от материала клапана и величины его пульсации. Выявлено, для эжектора с пульсирующим движением активного потока рекомендуемым материалом клапана является металлический шарик, с частотой пульсации 90…100 мин-1. В результате применения предлагаемого эжектора с пульсирующим движением активного потока производительность транспортировки увеличится на 14.5 %.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Накфиков Инсаф Рафитович, Галиев Ильгиз Гакифович, Лукманов Руслан Рушанович, Хусаинов Раиль Камилевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Investigation of the ejector as part of a water ring vacuum pump

Introduction. An integral part of the agro-industrial complex is the production of high-quality agricultural products, which is associated with the mechanization of technological processes. Currently, work is underway to find effective technical solutions to improve these processes. One of the main components of the technological processes of animal husbandry are vacuum pumping means designed for dosing, mixing, transportation, drying, feeding, milking cows, milk processing and other technological processes in agriculture. Materials and methods. Increasing the efficiency of the pulsating jet vacuum pumping device, widely used in all industries and agriculture of the pump, is achieved without the cost of mechanical energy with a sufficiently simple design. Justification of the parameters of the jet vacuum pumping device, i.e. increasing the ejection coefficient, productivity is achieve by a deliberate violation of the stationary flow of the material. Pulsating flows of transported materials are very diverse, this is due to the increased number of similarity numbers that determine their mode. If the reduced velocity and the Reynolds number are usually use for a stationary flow, for a pulsating flow, the relative frequency and relative amplitude of pulsations are also add to them. Results. The article presents the results of experimental studies, the main objectives of which were to determine the most effective indicators of ejectors: the degree of pressure increase, the ejection coefficient and the geometric parameter of the ejector. As a result of the experiment, patterns of changes in the performance of a pulsating jet vacuum pumping device were obtained depending on the valve material and the magnitude of its pulsation. It was reveal that for an ejector with a pulsating movement of the active flow, the recommended valve material is a metal ball, with a pulsation frequency of 90...100 min-1. As a result of the use of the proposed ejector with pulsating motion of the active flow, the transportation capacity will increase by 14,5 %. Conclusion. The regularities of changes in the performance of a pulsating jet vacuum pumping device depending on the valve material and the magnitude of its pulsation are obtain. It was reveal that for an ejector with a pulsating movement of the active flow, the recommended valve material is a metal ball, with a pulsation frequency of 90…100 min-1. As a result of the use of the proposed ejector with pulsating motion of the active flow, the transportation capacity will increase by 14,5 %.

Текст научной работы на тему «Исследование эжектора в составе водокольцевого вакуумного насоса»

xxxxxx технологии и средства механизации сельского хозяйства жжжжжж

Научная статья УДК 621.694.2

Б01: 10.24412/2227-9407-2022-9-20-29

Исследование эжектора в составе водокольцевого вакуумного насоса

Накфиков Инсаф Рафитович1в, Ильгиз Гакифович Галиев2, Руслан Рушанович Лукманов3, Раиль Камилевич Хусаинов4

1,2, з, 4Казанский государственный аграрный университет, Казань, Россия 1 insaf-82@mail.ruв',https://orcid.org/0000-0002-4111-5352 2drGali@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-0595-1898 3look-rus@mail.т, https://orcid.org/0000-0002-6585-1661 4rail-1312@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-3809-341X

Аннотация

Введение. Неотъемлемой частью агропромышленного комплекса является производство качественной сельскохозяйственной продукции, которое связано с механизацией технологических процессов. В настоящее время ведутся работы по поиску эффективных технических решений для совершенствования данных процессов. Одним из основных составляющих технологических процессов животноводства являются вакуум-откачные средства, предназначенные для дозирования, смешивания, транспортирования, сушки, кормораздачи, доения коров, переработки молока и других технологических процессов в сельском хозяйстве.

Материалы и методы. Повышение эффективности пульсирующего струйного вакуум-откачного устройства, широко применяемое во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства насоса, достигается без затрат механической энергии при достаточной простоте конструкции. Обоснование параметров струйного вакуум-откачного устройства, т. е. повышения коэффициента эжекции, производительности достигается преднамеренным нарушением стационарного режима течения материала. Пульсирующие течения транспортируемых материалов весьма многообразны, это связано с увеличенным количеством чисел подобия, определяющих их режим. Если для стационарного потока обычно используются приведенная скорость и число Рейнольдса, для пульсирующего течения к ним добавляются еще относительная частота и относительная амплитуда пульсаций. Результаты. В статье приведены результаты экспериментальных исследований, основными задачами которых было определение наиболее эффективных показателей работы эжекторов: степень повышения давления, коэффициент эжекции и геометрический параметр эжектора. В результате эксперимента были получены закономерности изменения производительности пульсирующего струйного вакуум-откачного устройства в зависимости от материала клапана и величины его пульсации. Выявлено, что для эжектора с пульсирующим движением активного потока рекомендуемым материалом клапана является металлический шарик, с частотой пульсации 90...100 мин-1. В результате применения предлагаемого эжектора с пульсирующим движением активного потока производительность транспортировки увеличится на 14.5 %.

Заключение. Получены закономерности изменения производительности пульсирующего струйного вакуум-откачного устройства в зависимости от материала клапана и величины его пульсации. Выявлено, для эжектора с пульсирующим движением активного потока рекомендуемым материалом клапана является металлический шарик, с частотой пульсации 90.100 мин-1. В результате применения предлагаемого эжектора с пульсирующим движением активного потока производительность транспортировки увеличится на 14.5 %.

Ключевые слова: вакуум-откачные средства, геометрический параметр эжектора, дозирование кормов, камера смешения, пульсатор, пульсирующий поток, смешивание кормов, сопло, транспортирование кормов, эжектор

Р., Галиев И. Г., Лукманов Р. Р., Хусаинов Р. К., 2022

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

© Накфиков И.

ХХХХХХ технологии и средства механизации сельского хозяйства ХХХХХХ

Для цитирования: Накфиков И. Р., Галиев И. Г., Лукманов Р. Р., Хусаинов Р. К. Исследование эжектора в составе водокольцевого вакуумного насоса // Вестник НГИЭИ. 2022. № 9 (136). С. 20-29. DOI: 10.24412/22279407-2022-9-20-29

Insaf R. Nafikov1^, Ilgiz G.Galiev2, Ruslan R. Lukmanov3, Rail K. Khusainov4

1 2 3 4 Kazan state agrarian University, Kazan, Russia 1 insaf-82@mail.ru^,https://orcid.org/0000-0002-4111-5352 2drGali@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-0595-1898 3look-rus@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002- 6585-1661 4rail-1312@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-3809-341X

Introduction. An integral part of the agro-industrial complex is the production of high-quality agricultural products, which is associated with the mechanization of technological processes. Currently, work is underway to find effective technical solutions to improve these processes. One of the main components of the technological processes of animal husbandry are vacuum pumping means designed for dosing, mixing, transportation, drying, feeding, milking cows, milk processing and other technological processes in agriculture.

Materials and methods. Increasing the efficiency of the pulsating jet vacuum pumping device, widely used in all industries and agriculture of the pump, is achieved without the cost of mechanical energy with a sufficiently simple design. Justification of the parameters of the jet vacuum pumping device, i.e. increasing the ejection coefficient, productivity is achieve by a deliberate violation of the stationary flow of the material. Pulsating flows of transported materials are very diverse, this is due to the increased number of similarity numbers that determine their mode. If the reduced velocity and the Reynolds number are usually use for a stationary flow, for a pulsating flow, the relative frequency and relative amplitude of pulsations are also add to them.

Results. The article presents the results of experimental studies, the main objectives of which were to determine the most effective indicators of ejectors: the degree of pressure increase, the ejection coefficient and the geometric parameter of the ejector. As a result of the experiment, patterns of changes in the performance of a pulsating jet vacuum pumping device were obtained depending on the valve material and the magnitude of its pulsation. It was reveal that for an ejector with a pulsating movement of the active flow, the recommended valve material is a metal ball, with a pulsation frequency of 90...100 min-1. As a result of the use of the proposed ej ector with pulsating motion of the active flow, the transportation capacity will increase by 14,5 %.

Conclusion. The regularities of changes in the performance of a pulsating jet vacuum pumping device depending on the valve material and the magnitude of its pulsation are obtain. It was reveal that for an ejector with a pulsating movement of the active flow, the recommended valve material is a metal ball, with a pulsation frequency of 90... 100 min-1. As a result of the use of the proposed ejector with pulsating motion of the active flow, the transportation capacity will increase by 14,5 %.

Key words: pressure drop time, hydraulic accumulator, bearing wear, rotor rotation duration, turbocharger bearing assembly, turbocharger rotor speed, bearing assembly, turbocharger operability bearing lubrication mode, turbocharger operation

For citation: Nafikov I. R., Galiev I. G., Lukmanov R. R., Khusainov R. K. Investigation of the ejector as part of a water ring vacuum pump // Bulletin NGIEI. 2022. № 9 (136). P. 20-29. (In Russ.). DOI: 10.24412/2227-94072022-9-20-29

Investigation of the ejector as part of a water ring vacuum pump

Abstract

Введение

Одной из основных задач агропромышленного комплекса является производство качественной

сельскохозяйственной продукции, которое связано с механизацией технологических процессов [1, а 69, 2, с. 1054, 3, с. 94, 4, с. 97]. В настоящее время ве-

XXXXXXXXXX technology and mechanization of agriculture XXXXXXXXXX

дутся работы по поиску эффективных технических решений для совершенствования данных процессов [5, с. 75; 6, с. 14; 7, с. 30; 8, с. 1503].

Одним из основных составляющих технологических процессов животноводства являются ва-куум-откачные средства, предназначенные для дозирования, смешивания, транспортирования, сушки, кормораздачи, доения коров, переработки молока и других технологических процессов в сельском хозяйстве [9, с. 65]. Однако одним из недостатков существующих вакуум-откачных средств является ограниченность выходных параметров техническими характеристиками насоса. Расширение диапазона работы объемных вакуумных насосов добиваются путем последовательного соединения двух насосов, использование многоступенчатых насосов и т. п., а для вакуумных водокольцевых насосов -применением рабочей жидкости с меньшим, чем у воды, давлением насыщенных паров, т. е. повышение производительности технологического процесса транспортировки материала, в настоящее время достигается только посредством подбора более мощного оборудования. Это связано с дополнительными капиталовложениями, что отражается, в конечном счете, на себестоимости конечной продукции [10, с. 111; 11, с. 79; 1, с. 28; 13, с. 82].

Исследованием установлено, что одним из способов повышения эффективности вакуум-откачных средств для осуществления смешивания, дозирования газообразных сред и сыпучих материалов является прерывистое (пульсирующее) течение активного потока [14, а 83, 15, с. 65].

Применение пульсирующих струйных ваку-ум-откачных устройств (эжекторов) позволяет, наряду с понижением остаточного давления, существенно снизить затраты энергии при одинаковых габаритах [16, ^ 324].

Использование нестационарных потоков способствует более эффективному обмену энергией между активной и пассивной средой.

Эффективность метода воздействия на среду, параметры которого зависят от времени, можно объяснить возможностью осуществления передачи движения от активной среды к пассивной с помощью волн давления, а также организацией процесса с последовательным и параллельным присоединением дополнительной массы [17, с. 12; 18, с. 76].

Результаты анализа эффективности эжекторов с активными нестационарными потоками, по сравнению с аналогами со стационарными потоками,

свидетельствуют об увеличении коэффициента эжекции в 1,5.. .2,0 раза.

Задачей исследования является смешивание и транспортирование жидких и газообразных материалов при низком вакууме с использованием водо-кольцевого вакуум-откачного насоса при предварительно включенном эжекторе.

Цель и задачи исследования

Целью исследований является обзор состояния и повышение эффективности пульсирующего струйного вакуум-откачного устройства для осуществления смешивания, дозирования газообразных сред и сыпучих материалов. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: теоретически обосновать параметры эжектора; сравнить показатели работы эжекторов: степень повышения давления, коэффициент эжекции.

Материалы и методы исследования

Пульсация подачи активной среды в камеру смешения может быть достигнута периодическим открытием и закрытием проходного сечения сопла, которое осуществляется с помощью регулирующих элементов, совершающих возвратно-

поступательное движение (эжекторы клапанного типа), а также вращательного движения (устройства шторно-щелевого и барабанного типов). Наиболее экономически целесообразным в условиях сельскохозяйственного производства являются эжекторы клапанного типа (рисунок 1) [19, с. 3; 20, с. 85].

На рисунке 1 представлена схема пульсирующего эжектора в составе ВВН. Пульсирующий эжектор включает высоконапорное сопло 1 подачи активной среды, выполненное в форме сужения, в зависимости от агрегатного состояния активной среды оно может быть выполнено в форме сужения-расширения. В линии подачи активной среды перед центральным активным соплом установлен прерывающий механизм, который состоит из цилиндрической гильзы, где предусмотрены каналы для подвода высоконапорной среды (рисунок 1, а и б). Для обеспечения прерывистости высоконапорного потока внутри гильзы предусмотрены шарик и пружина. Открытие отверстия входного патрубка осуществляется воздействием высоконапорного потока на шарик. Запирание входного отверстия производится тем же шариком за счет силового воздействия цилиндрической пружины, упругость которой регулируется установкой гильзы путем наворачивания ее на входной патрубок струйного аппарата.

Для обоснования конструктивных параметров пульсатора необходимо определить закономерность

технологии и средства механизации сельского хозяйства

влияния частоты пульсации на производительность технологического процесса, которые решаются преобразованием закономерностей движения одномерных нестационарных уравнений газовой динамики, включающих в себя уравнения расхода-неразрывности (1), сохранения импульса (2) и энергии (3).

В общем случае для рассмотрения движения одномерные нестационарные уравнения газовой динамики включают уравнения расхода-неразрывности (1), сохранения импульса (2) и энергии (3) [21, с. 103].

)+А p) =о,

d(pVS) + d\S(Ру2 + p)] = p - — AI

ЯтУИ ' dx L ^ F dx dx

d_

dz _d_ dz

pS\e + V-

_d_ dx

ps\e + p + L.

= 0,

(1) (2) (3)

где т - время, с; х - продольная координата, г -плотность газа, кг/м3; р - давление, Па; V - скорость потока, м/с; - площадь поперечного сечения канала, м2; е - основание натурального логарифма, е = 2,73; А1 - потери энергии газа на трение и местные потери.

Рис. 1. Схема пульсирующего эжектора в составе водокольцевого вакуумного насоса: а - прерывающий механизм в момент запирания подачи активной среды; б - прерывающий механизм при подаче активной среды; 1 - высоконапорное сопло; 2 - откачиваемая среда; 3 - приёмная камера; 4 - патрубок подачи откачиваемой среды; 5 - камера смешения; 6 - диффузор; 7 - прерывающий механизм; 8 - входной патрубок; 9 - водокольцевой вакуумный насос (ВВН) Fig. 1. Diagram of a pulsating ejector as part of a water-ring vacuum pump: a - interrupting mechanism at the time of locking the supply of the active medium; b - interrupting mechanism at the supply of the active medium; 1 - high-pressure nozzle; 2 - pumped medium; 3 - receiving chamber; 4 - nozzle of the pumped medium; 5 - mixing chamber; 6 - diffuser; 7 - interrupting mechanism; 8 - inlet pipe; 9 - water-ring vacuum pump Источник: составлено авторами на основании данных [19]

Исследованиями доказано, что регулирование статического давления и расхода эжектора за время обычно осуществляется путем изменения площади поперечного сечения проходного канала прерывающего механизма. Изменение статического давления р(т) за время, регулирование расхода или давления обычно осуществляется путем изменения

проходного сечения F(t). Предусматривается, что давление и площадь проходного сечения изменяются по гармоническому закону (4). При гармоническом законе задаются амплитуда, частота, фазовый угол. Изменение давления на границе определяется как:

Р = Р avg + Pmax ЯП (+ ) > (4)

technology and mechanization of agriculture

где ра^ - среднее значение давления в камере смешения, Па; ртах - амплитудное значение давления в пульсаторе, Па; f - частота пульсации, с-1; ф0 -начальная фаза.

Для увеличения коэффициента эжекции и сохранения высокой степени сжатия в эжекторе камера смешивания выполнена в виде цилиндрической горловины.

С учетом этого среднее давление в камере смешивания и амплитуда давления в пульсаторе определяют давление в откачиваемой среде. Тогда формула давления в откачиваемой среде будет выглядеть следующим образом:

*

Р = , Р-, (5)

^ ^(и + 1)(1 + ив + Д) д (Д)

1 +1/ а д (Д)

где р* - полное давление газа, Па; и - коэффициент эжекции, т2/т1; т2 - масса газа на выходе из эжектора, кг; т1 - масса газа на входе в эжектор, кг; в - отношение температур в эжекторе; а - геометрический коэффициент а = - выходная площадь ак-

2 т

тивного сопла, м ; р2 - выходная площадь пассивного сопла; м2; - газодинамическая функция расхода.

С учетом этого уравнение (4) примет следующий вид:

*

Р

Pz =-

- + Pmx sin ( 2nfT + ç0 ) • (6)

и + 1)(1 + ив + 8) д (Д) 1 + 1/а д (Д)

Эта формула дает возможность описать и рассмотреть все процессы при использовании вакуумных эжекторов с пульсатором.

Проведенные предварительные расчеты показали, что существует граница скоростей и давлений, на которой пульсация оказывает незначительное влияние. В то же время в широком диапазоне изменения этих параметров, особенно в зоне сверхзвуковых течений, ее эффект очень значителен.

Следует отметить, что при обосновании конструктивных параметров работа эжекторов рассмотрена в рамках одномерной теории движения потоков, поскольку сложность математических расчетов для двумерных потоков делают такие задачи неразрешимыми. Кроме того, результаты расчетов, проведенных с таким допущением, хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Объектами экспериментальных исследований были эжектора с пульсирующим движением активного потока. Величину вакуума рассчитывали с использованием разработанных в Казанском ГАУ методов

оптимизации. Задачей исследований являлись определение и обоснование основных параметров эжектора вакуумного агрегата, а также опытное подтверждение достоверности результатов исследований. Основной задачей экспериментов было определение подачи водокольцевого вакуумного насоса с пульсирующим струйным аппаратом от величины давления. Экспериментальные исследования проводили согласно разработанному алгоритму с использованием во-докольцевого насоса. Каждый параметр измеряли по 3 раза, после чего определяли среднюю величину, которую использовали в дальнейшей работе.

Достоверность зависимостей определяли с использованием коэффициента корреляции и его ошибки (ть). Зависимость считали достоверной при выполнении условия R>3•mR.

Результаты исследования Исходя из этого, выявлено, что среднее давление в камере смешивания и амплитуда давления в пульсаторе определяют давление в откачиваемой среде. Тогда формула давления в откачиваемой среде будет выглядеть следующим образом.

*

Р = , Р -, (5)

^ ^(и +1)(1 + ив + Д) д (Д)

1 +1/ а д (Д)

где р* - полное давление газа, Па; и - коэффициент эжекции, Ш2/т1; т2 - масса газа на выходе из эжектора, кг; т1 - масса газа на входе в эжектор, кг; в -отношение температур в эжекторе; а - геометрический коэффициент а = ¥1/¥2; ¥1 - выходная площадь активного сопла, м2; ¥2 - выходная площадь пассивного сопла, м2; - газодинамическая

функция расхода.

С учетом формулы 5 уравнение 4 примет вид:

Pz =■

- + Рmax Sin ( W ?+Фо )

• (6)

^(и +1)(1 + ив + 9) д(Д) 1 + 1/а д (Д) Данная формула дает возможность описать и рассмотреть все процессы при использовании вакуумных эжекторов с пульсатором.

Проведенные предварительные расчеты показали, что существует граница скоростей и давлений, где влияние пульсации не существенно. В то же время, в широком диапазоне изменения этих параметров, особенно в зоне сверхзвуковых течений, эффект пульсации значительный.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Следует отметить, что в данном случае работа эжекторов рассмотрена в одномерной теории движения потоков, поскольку сложность математиче-

*

xxxxxx технологии и средства механизации сельского хозяйства хжхжхх

ских решений для двумерных потоков делают эти задачи неразрешимыми. Кроме того, результаты проведенных расчетов по одномерной теории хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Объектами экспериментальных исследований явились эжектора с пульсирующим движением активного потока. Величина вакуума рассчитывалась с использованием разработанных в Казанском ГАУ методов оптимизации. Задачей исследований являлись определение и обоснование основных параметров эжектора вакуумного агрегата, а также опытное подтверждение достоверности результатов исследований. Основной задачей экспериментов было определение наиболее эффективных показателей работы эжекторов, таких как степень повышения давления, коэффициент эжекции и геометриче-

ский параметр. Экспериментальные исследования проводились согласно разработанному алгоритму с использованием водокольцевого насоса ВВН-0,25. Каждый параметр измерялся по 3 раза, принималось их среднее значение.

Достоверность зависимостей определялась коэффициентом корреляции и его ошибкой (ть), в соответствии с которым при выполнении условия R>3•mR зависимость можно считать достоверной.

Обсуждение В результате экспериментальных исследовании выявлено, что на работу пульсирующего эжектора, кроме отмеченных выше параметров, большое значение имеет выбор клапана (форма и материал), обеспечивающего прерывистую подачу активного потока.

к к

16.0

14.0

12.0

10.0

Я а

СУ С?

8.0

6.0

4.0

2.0

Qm _ —-4 1 Н ^---- 3___ ]

( < ) [ А

о J s Г 1 VA ГЛ < _ < > >

Г 1 \Qr

\ Qt

о

6

V

1

10

20

40

50

60

30 Р. кПа Р, кРа

Рис. 2. Зависимость подачи эжектора вакуумного агрегата с пульсирующим движением активного потока с различными прерывателями потока (шарик):Qm - для металлического шарика; Qr - для резинового шарика; Qt - для текстолитового шарика Fig. 2. Dependence of the ejector supply of a vacuum unit with pulsating motion of an active flow with various flow interrupters (ball): Qm - for a metal ball; Qr - for a rubber ball; Qt - for a textolite ball Источник: составлено авторами на основании экспериментальных исследований [22]

XXXXXXXXXX technology and mechanization of agriculture XXXXXXXXXX

В результате совместной математической обработки результатов эксперимента были получены зависимости производительности от величины вакуума для различных материалов шарика (металлический, резиновый и текстолитовый):

Ом = 6,8541 + 0,3659-Р - 0,0038 ^2, (7)

Ог = 4,6446 + 0,3874 ^ - 0,0039^2, (8) = 3,0155 + 0,352 ^ - 0,0037^2. (9) На рисунке 2 приведена зависимость подачи водокольцевого вакуумного насоса с предварительно включенным пульсирующим эжектором Q = ДР) от величины вакуума с металлическим, резиновым и текстолитовым шариками клапанного прерывателя подачи активного потока.

По графику видно, что для эжектора с пульсирующим движением активного потока рекомендуемым материалом клапана является металлический шарик.

В результате совместной математической обработки результатов эксперимента были получены зависимости производительности от частоты пульсации для различных величин вакуума:

- для Р = 20 кПа:

= 13,515 + 0.0363-ю - 0,0003-ю2, (10)

- для Р = 30 кПа:

= 13,965 + 0.0363-ю - 0,0003-ю2, (11)

- для Р = 50 кПа:

= 14,265 + 0.0363-ю - 0,0003-ю2, (12)

- для Р = 60 кПа:

04 = 13,366 + 0,0609-ю - 0,0004-ю2. (13)

Исходя из полученных закономерностей выявлено, что при частоте пульсации 90.100 мин-1 обеспечивается максимальная производительность.

Заключение

В результате математической обработки результатов экспериментальных исследовании были получены зависимости подачи водокольцевого вакуумного насоса с пульсирующим струйным аппаратом от давления всасывания при различных материалах клапана шарового типа (стальной, резиновый и текстолитовый); подачи водокольцевого вакуумного насоса с пульсирующим струйным аппаратом от частоты пульсации с использованием клапана шарового типа, изготовленного из стали, и различными давлениями на входе в эжектор: 20, 30, 50 и 60 кПа и их математические модели.

Из экспериментальных исследований эжектора с пульсирующим движением активного потока выявлено, что наилучший результат показал клапан в форме шара, изготовленный из стали. При применении клапана данного типа установлено, что подача водокольцевого вакуумного насоса с пульсирующим струйным аппаратом увеличивается до 14,5 м3/мин, и максимальная подача обеспечивается при частоте пульсации 90.100 уд/мин.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Зиннатуллин Н. Х., Зиганшин Б. Г., Нафиков И. М. и др. Инжекционный смеситель твердых сыпучих материалов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2017. Т. 12. № 3. С. 68-71.

2. Dmitriev A., Ziganshin B., Khaliullin D., Aleshkin A. Study of efficiency of peeling machine with variable deck // Engineering for Rural Development: 19. Jelgava, 2020. P. 1053-1058. DOI 10.22616/erdev.2020.19.tf249.

3. Ibyatov R. I., Dmitriev A. V., Ziganshin B. G., et al. Mathematical modeling of the grain trajectory in the workspace of the sheller with rotating decks // BIO Web of Conferences. 2020. V. 17. P. 93-97.

4. Иванов Б. Л., Зиганшин Б. Г., Шарафеев Р. Ф. и др. Теория распыливания жидкости форсунками // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. № 2 (53). С. 95-99.

5. Хусаинов Р. К., Галиев И. Г. Обоснование расхода ресурса агрегатов и систем трактора с учетом дифференцированного подхода при назначении технологических операций на плановый период // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2013. Т. 8. № 2 (28). С. 73-76.

6. Галиев И. Г., Хусаинов Р. К. Оценка условий функционирования тракторов в аграрном производстве // Техника и оборудование для села. 2015. № 10. С. 13-15.

7. Халиуллин Д. Т., Дмитриев А. В., Хафизов Р. Н., Яровой М. Н. Исследование движения воздушно-зерновой смеси в рабочей зоне семенорушки аэромеханического типа // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2019. Т. 12. № 4 (63). С. 27-37. DOI 10.17238/issn2071-2243.2019.4.27.

8. Khaliullin D., Badretdinov I., Naficov I., Lukmanov R. Theoretical justification of design and technological parameters of hulling machine main working bodies // Engineering for Rural Development: 20, Virtual, Jelgava, 2628 мая 2021 года. Virtual, Jelgava, 2021. P. 1501-1506. DOI 10.22616/ERDev.2021.20.TF321.

9. Мустафин А. А., Зиганшин Б. Г. Анализ результатов экспериментальных исследований двухроторно-го вакуумного насоса // Вестник Казанского ГАУ. 2013. № 1 (27). С. 63-68.

26

xxxxxx технологии и средства механизации сельского хозяйства хжхжхх

10. Yahin S., Gabdrafikov F., Khaliullin F. et al. Improving the operational efficiency of tractors by ensuring their ability to perform work // Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources (FIES 2019). Kazan, November 13-14. 2019. Kazan: EDP Sciences, 2020. P. 00111. DOI 10.1051/bioconf/20201700111.

11. Зиганшин Б. Г., Шогенов Ю. Х., Лукманов Р. Р. и др. Техническое решение для повышения эффективности машинного доения коров // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2016. Т. 11. № 1 (39). С. 77-81.

12. Далалеев Э. Р., Гаязиев И. Н., Зиганшин Б. Г. и др. Эффективная система промывки молокопровода // Сельский механизатор. 2017. № 6. С. 28-29.

13. Sabirov R. F., Ivanov B. L., Lushnov M. A. Calibration of soil humidity sensors of automatic irrigation controller // Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources (FIES 2019). Kazan. 13-14 November. 2019. Kazan: EDP Sciences, 2020. P. 00249. DOI 10.1051/bioconf/20201700249.

14. Юнусов Г. С., Андержанова Н. Н., Алешкин А. В. и др. Теоретические исследования катка для малогабаритной почвообрабатывающей машины // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2021. Т. 16. № 2 (62). С. 80-85. DOI 10.12737/2073-0462-2021-80-85.

15. Рудаков А. И., Асадуллин Н. М. Пульсирующее транспортирование псевдопластических жидкостей по трубам в животноводстве // Вестник Казанского ГАУ. 2006. № 4. С. 62-67.

16. Теория турбулентных струй / Под ред. Г. Н. Абрамовича. М. : Наука, 1984. 716 с.

17. Фокин А. И., Цой Ю. А., Зиганшин Б. Г. и др. Комбинированная установка для охлаждения молока с использованием искусственного и естественного холода // Техника и оборудование для села. 2015. № 10. С. 11 -12.

18. Зиганшин Б. Г., Гаязиев И. Н., Кашапов И. И. и др. К определению конструктивно-технологических параметров двухроторного вакуумного насоса // Вестник Казанского ГАУ. 2012. Т. 7. № 4 (26). С. 75-78.

19. Рудаков А. И., Асадуллин Н. М. Патент 2097606 РФ. Пульсирующий эжектор; заявл. 15.03.94; опубл. 27.11.97, бюлл. № 33.

20. Кашапов И. И., Зиганшин Б. Г., Цой Ю. А. и др. Исследование неравномерного развития четвертей вымени животных // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2020. Т. 15. № 3 (59). С. 84-87. DOI 10.12737/2073-0462-2020-84-87.

21. Мустафин А. А., Зиганшин Б. Г., Гайнутдинов Р. Р. и др. Методика расчета двухроторного вакуумного насоса с эвольвентным зацеплением // Вестник Казанского ГАУ. 2012. № 1 (23). С. 102-104.

22. Нафиков И. Р. Повышение эффективности промывки доильной установки путем разработки эжектора для вакуумного агрегата : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Казань, 2016. 22 с.

Дата поступления статьи в редакцию 15.06.2022, одобрена после рецензирования 18.07.2022;

принята к публикации 20.07.2022.

Информация об авторах:

И. Р. Нафиков - к.т.н., доцент кафедры «Машины и оборудования в гробизнесе», Spin-код: 7227-8017; И. Г. Галиев - д.т.н., профессор кафедры «Эксплуатация и ремонт машин», Spin-код: 2724-6447; Р. Р. Лукманов - к.т.н., доцент кафедры «Машины и оборудования в гробизнесе», Spin-код: 1787-6280; Р. К. Хусаинов - к.т.н., доцент кафедры «Машины и оборудования в гробизнесе», Spin-код:8513-4786.

Заявленный вклад авторов: Нафиков И. Р.- общее руководство проектом, анализ и дополнение текста статьи. Галиев И. Г. - сбор и обработка материалов, статистическая обработка эмпирических данных. Лукманов Р. Р. - постановка научной проблемы статьи и определение основных направлений ее решения, подготовка первоначального варианта текста.

ХусаиновР. К. - подготовка литературного обзора, участие в обсуждении материалов статьи.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов

27

XXXXXXXXXX technology and mechanization of agriculture XXXXXXXXXX

REFERENCES

1. Zinnatullin N. Kh., Ziganshin B. G., Nafikov I. M. i dr. Inzhektsionnyy smesitel' tverdykh sypuchikh materi-alov [Injection mixer of solid bulk materials], Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2017, Vol. 12, No. 3, pp. 68-71.

2. Dmitriev A., Ziganshin B., Khaliullin D., Aleshkin A. Study of efficiency of peeling machine with variable deck, Engineering for Rural Development: 19, Jelgava, 20-22 may, 2020, Jelgava, 2020, pp. 1053-1058, DOI 10.22616/erdev.2020.19.tf249.

3. Ibyatov R. I., Dmitriev A. V., Ziganshin B. G., et al. Mathematical modeling of the grain trajectory in the workspace of the sheller with rotating decks, BIO Web of Conferences, 2020, Vol. 17, pp. 93-97.

4. Ivanov B. L., Ziganshin B. G., Sharafeev R. F. i dr. Teoriya raspylivaniya zhidkosti forsunkami [The theory of liquid atomization by nozzles], Vestnik Kazanskogo GAU [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2019, Vol. 14, No 2 (53), pp. 95-99.

5. Khusainov R. K., Galiev I. G. Obosnovanie raskhoda resursa agregatov i sistem traktora s uchetom diffe-rentsirovannogo podkhoda pri naznachenii tekhnologicheskikh operatsii na planovyi period [Justification of the resource consumption of tractor units and systems, taking into account a differentiated approach when assigning technological operations for the planned period], Vestnik Kazanskogo GAU [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2013, VolT. 8, No 2 (28), pp. 73-76.

6. Galiev I. G., Khusainov R. K. Otsenka uslovii funktsionirovaniya traktorov v agrarnom proizvodstve [Assessment of the operating conditions of tractors in agricultural production], Tekhnika i oborudovanie dlya sela [Machinery and equipment for the village], 2015, No 10, pp. 13-15.

7. Khaliullin D. T., Dmitriev A. V., Khafizov R. N., Yarovoi M. N. Issledovanie dvizheniya vozdushno-zernovoi smesi v rabochei zone semenorushki aeromekhanicheskogo tipa [Investigation of the movement of the air-grain mixture in the working area of the aeromechanical seed hopper], Vestnik Voronezhskogo GAU [Bulletin of the Voronezh State Agrarian University], 2019, Vol. 12, No. 4 (63), pp. 27-37. DOI 10.17238/issn2071-2243.2019.4.27.

8. Khaliullin D., Badretdinov I., Naficov I., Lukmanov R. Theoretical justification of design and technological parameters of hulling machine main working bodies, Engineering for Rural Development, 20, Virtual, Jelgava. Virtual, Jelgava, 2021, pp. 1501-1506, DOI 10.22616/ERDev.2021.20.TF321.

9. Mustafin A. A., Ziganshin B. G. Analiz rezultatov eksperimentalnykh issledovanii dvukhrotornogo vakuum-nogo nasosa [Analysis of the results of experimental studies of a double-rotor vacuum pump], Vestnik Kazanskogo GAU [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2013, No. 1 (27), pp. 63-68.

10. Yahin S., Gabdrafikov F., Khaliullin F. [et al.] Improving the operational efficiency of tractors by ensuring their ability to perform work, Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources (FIES 2019), Kazan: EDP Sciences, 2020. pp. 00111. DOI 10.1051/bioconf/20201700111.

11. Ziganshin B. G., Shogenov Yu. Kh., Lukmanov R. R. i dr. Tekhnicheskoe reshenie dlya povysheniya effek-tivnosti mashinnogo doeniya korov [Technical solution for improving the efficiency of machine milking of cows // Bulletin of the Kazan State Agrarian University], Vestnik Kazanskogo GAU [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2016, Vol. 11, No. 1 (39), pp. 77-81.

12. Dalaleev E. R. Gayaziev I. N., Ziganshin B. G. i dr. Effektivnaya sistema promyvki molokoprovoda [Efficient milk line flushing system], Selskii mekhanizator [Rural machine operator], 2017, No. 6, pp. 28-29.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

13. Sabirov R. F., Ivanov B. L., Lushnov M. A. Calibration of soil humidity sensors of automatic irrigation controller, Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources (FIES 2019), Kazan: EDP Sciences, 2020, pp. 00249. DOI 10.1051/bioconf/20201700249.

14. Yunusov G. S., Anderzhanova N. N., Aleshkin A. V. i dr. Teoreticheskie issledovaniya katka dlya malogab-aritnoi pochvoobrabatyvayushchei mashiny [Theoretical studies of a roller for a small-sized tillage machine], Vestnik Kazanskogo GAU [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2021, Vol. 16, No. 2 (62), pp. 80-85. DOI 10.12737/2073-0462-2021-80-85.

15. Rudakov A. I., Asadullin N. M. Pulsiruyushchee transportirovanie psevdoplasticheskikh zhidkostei po trubam v zhivotnovodstve [Pulsating transportation of pseudoplastic fluids through pipes in animal husbandry], Vest-nik Kazanskogo GAU [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2006, No. 4, pp. 62-67.

16. Teoriya turbulentnykh strui [Theory of turbulent jets], In. G. N. Abramovich (ed.), Moscow: Nauka, 1984,

716 p.

xxxxxx технологии и средства механизации сельского хозяйства хжхжхх

17. Fokin A. I., Tsoi Yu. A., Ziganshin B. G. i dr. Kombinirovannaya ustanovka dlya okhlazhdeniya moloka s ispolzovaniem iskusstvennogo i estestvennogo kholoda [Combined plant for cooling milk using artificial and natural cold], Tekhnika i oborudovanie dlya sela [Machinery and equipment for the village], 2015, No. 10, pp. 11-12.

18. Ziganshin B. G., Gayaziev I. N., Kashapov I. I. i dr. K opredeleniyu konstruktivno-tekhnologicheskikh par-ametrov dvukhrotornogo vakuumnogo nasosa [To the determination of the design and technological parameters of a double-rotor vacuum pump], Vestnik Kazanskogo GAU [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2012, Vol. 7, No. 4 (26), pp. 75-78.

19. Rudakov A. I., Asadullin N. M. Patent 2097606 RF. Pulsiruyushchii ezhektor [Pulsating ejector], zayavl 15.03.94; opubl. 27.11.97, biull. No. 33.

20. Kashapov I. I., Ziganshin B. G., Tsoi Iu. A. i dr. Issledovanie neravnomernogo razvitiia chetvertei vymeni zhivotnykh [The study of the uneven development of the quarters of the udder of animals], Vestnik Kazanskogo GAU [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2020, Vol. 15. No. 3 (59). pp. 84-87. DOI 10.12737/2073-04622020-84-87.

21. Mustafin A. A., Ziganshin B. G., Gainutdinov R. R. i dr. Metodika rascheta dvukhrotornogo vakuumnogo nasosa s evolventnym zatsepleniem [Method for calculating a double-rotor vacuum pump with involute gearing], Vestnik Kazanskogo GAU [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2012, No. 1(23), pp. 102-104.

The article was submitted 15.06.2022; approved after reviewing 18.07.2022; accepted for publication 20.07.2022.

Information about the authors: I. R. Nafikov - Ph. D. (Engineering), Associate Professor of the Department «Machinery and Equipment in Agribusiness», Spin-code: 7227-8017;

I. G. Galiev - Dr. Sci. (Engineering), professor of the Department «Operation and repair of machines», Spin-code: 2724-6447;

R. R. Lukmanov - Ph. D. (Engineering), Associate Professor of the Department «Machinery and Equipment in Agribusiness», Spin-code: 1787-6280;

R. K. Khusainov - Ph. D. (Engineering), Associate Professor of the Department «Machinery and Equipment in Agribusiness», Spin-code: 8513-4786.

Contribution of the authors: Nafikov I. R. - managed the research project, analysing and supplementing the text. Galiev I. G. - collection and processing of materials, performed statistical processing of empirical data. Lukmanov R. R. - formulated the problem of the article and defined the main methods of solution, preparation of the initial version of the text.

Khusainov R. K. - reviewing the relevant literature, participation in the discussion on topic of the article.

The authors declare no conflicts of interests

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.