ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ МИКРОНИЗАТОРА ПРИ ОБРАБОТКЕ ЗЕРНОВЫХ КОРМОВ ИНФРАКРАСНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ

УДК 631.363 DOI 10.48136/2222-0364_2021_3_113

АД. ИСКЕНДЕРОВА1, Н.Х. МАМЕДОВ2, И.А. ВЕЛИЕВ1, Г.Б. МАМЕДОВ1, У.Т. ТАГИЕВ1

Азербайджанский государственный аграрный университет, Азербайджанская

Республика, Гянджа

2

НИИ «Агромеханика»

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ МИКРОНИЗАТОРА ПРИ ОБРАБОТКЕ ЗЕРНОВЫХ КОРМОВ ИНФРАКРАСНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Обоснованы основные характеристики исследуемого устройства для обработки зерновых кормов методом микронизации. В качестве объекта исследования был взят экспериментальный микронизатор для обработки фуражного зерна. Также был проведен многофакторный эксперимент по определению оптимального расстояния от лампы инфракрасного излучения до кварцевого стекла и оптимальной мощности светового потока. Эксперименты проводились на установке, оснащенной диммером «Легран», который позволял изменять мощность излучения ламп. Для опытов был выбран симметричный план Бокса-Бенкина. Исследования осуществлялись на пшенице, ячмене и веламире. Представлены результаты экспериментов по оптимизации основных конструктивных и режимных параметров установки микрониза-ции. При статистической обработке экспериментальных оценок была получена математическая формула. Полученные данные отражают исследуемый тепловой процесс и могут быть использованы на практике. Оптимальными для микронизации пшеницы можно считать значения расстояния от лампы до объекта Ь = 70 мм и мощности лампы N1ат = 1,0 кВт.

Ключевые слова: фуражное зерно, инфракрасные лучи, микронизация, конструкция, настройка, кварцевое стекло, лампа, планирование эксперимента.

Введение

Особое значение для удовлетворения потребностей населения в продовольствии имеет продукция животноводства и птицеводства. Корма, предназначенные для животных и птиц, должны быть вкусными и питательными, легко усваиваться [1]. Они не должны содержать добавок, которые вредны для здоровья животных и могут негативно сказаться на продукции [2-5]. Зерновые корма животным, кроме лошадей и птиц, редко дают целиком [6]. Цельный продукт (с особым жестким покровом) с трудом усваивается. Существуют различные способы подготовки зерна к прикорму для улучшения ус-ваиваемости, вкуса.

Комбикормовая промышленность выпускает корма для всех видов сельскохозяйственных животных, птиц и рыб. Однако эти корма, производимые в стране, часто не достигают желаемого уровня по сравнению с кормами, производимыми в развитых странах, по объему, ассортименту и качеству.

Основная цель приготовления крупяных кормов (злаков) для прикорма - повысить их пищевую ценность не за счет увеличения усвояемости животными, а за счет

© Искендерова А.Д., Мамедов Н.Х., Велиев И.А., Мамедов Г.Б., Тагиев У.Т., 2021

снижения энергетических потерь [7; 8]. Специальная подготовка кормов предотвращает заболевания животных, исключает вредное воздействие некоторых кормов на производимый продукт. Как известно, дефицит белка составляет 19%. Указанный дефицит белка увеличивает себестоимость продукции и расход корма в 1,5 раза, приводя к потере 30-35% урожая. Основным источником кормового белка были злаки и бобовые. При этом 50% потребности в белке удовлетворяется.

Переработка и подготовка кормов расширяет возможности использования различных кормовых смесей, в том числе отходов сельскохозяйственного производства, малозначительных компонентов грубых кормов, отходов предприятий пищевой промышленности и общественного питания [10]. Кормовые смеси употребляются животными полноценно и с аппетитом. Продуктивность повышается на 8-10%, а расход кормов на единицу продукции снижается на 15-20%. Это позволяет сэкономить на фуражном зерне.

Существуют следующие способы подготовки кормов к кормлению: механическая, химическая, биологическая и термическая обработка [11].

Широкое распространение получила термическая обработка инфракрасными (ИК) лучами с длиной волны 1500-3500 Нм - микронизация. Высокотемпературная микро-низация считается экологически чистой технологией. Оборудование имеет простую конструкцию, для его эксплуатации не требуется высококвалифицированных рабочих. Однако коэффициент полезной работы установок невысок (0,26). В то же время неоднородность условий нагрева в действующих установках приводит к неодинаковому показателю качества обработки зерна на выходе из установки. Устранение указанных проблем позволило оптимизировать конструктивные и режимные параметры микрони-заторов.

Объект и методика исследования

В качестве объекта исследования взят экспериментальный микронизатор для фуражного зерна [12]. Многофакторный опыт [13] был проведен для определения оптимального расстояния от лампы ^-излучения до кварцевого стекла и оптимальной мощности светового потока. Эксперименты проводились на установке, оснащенной диммером «Легран», позволяющим изменять мощность излучения ламп.

Исследование влияния ^-облучения на уровень микронизации зерна (этот показатель можно рассматривать как критерий оптимизации) велось при учете следующих параметров: расстояние между кварцевым стеклом и металлическим облучателем-покрытием принималось 9, 10 и 8 мм для пшеницы, ячменя и веламира соответственно, а расстояние между ^-облучателем и кварцевым стеклом - 9, 7, 5 см для пшеницы, ячменя и веламира. Толщина кварцевого стекла составляла 4, 6, 8 мм, мощность светового потока - 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 кВт. Параметры, которые больше всего влияют на микро-низацию фуражного зерная, - это толщина кварцевого стекла, расстояние до места расположения лампы и мощность. В ходе эксперимента исследовалось влияние указанных параметров на эффективность микронизации зерна.

Определены диапазоны вариаций отдельных факторов, а также экспериментов. Изучалось влияние параметров на уровень микронизации зерна. Из каталога планов

[14] был выбран трехуровневый план Бокса-Бенкина. Интервалы вариации и уровни экспериментальных факторов приведены в таблице.

Рандомизация экспериментов проводилась по ГОСТ 11.003-71 с целью исключения ошибок, связанных с неоднородностью микронизации зерна и другими факторами

[15]. Эксперименты проводились с использованием зерна ячменя и пшеницы, с тремя повторениями для обеспечения точности полученных результатов.

Уровни и вариации факторов

Уровень факторов и интервал их вариации Фактор

Толщина кварцевого стекла, 1, тт Расположение лампы, Ь, тт Мощность лампы, Ы, к^ Время микронизации, сек

Х\ Х2 Хз У

Верхний уровень (+1) 8 90 1 -

Базовый уровень (0) 6 70 0,75 -

Нижний уровень (-1) 4 50 0,5 -

Вариационный интервал 2 20 0,25 -

В качестве математического выражения, способного аппроксимировать экспериментальные данные по анализу влияния вышеназванных факторов на процесс микрони-зации, может быть принят многочлен второй степени:

k k

у = Ьо ь1х1 + 2 ь1]х1х] +2 ЬиХ2, (1)

1 I < ]

где у - оценка ответной функции (критерий оптимизации); Ь0, ЬI, Ьу, Ьц - коэффициенты для уравнения регрессии; X X - свободные колебания (факторы); k - количество свободных вариаций. Были оптимизированы следующие параметры: расположение ламп по расстоянию, толщина кварцевого стекла и уровень микронизации (недостаточной микрониза-ции), мощность светового луча. Для этого была использована методика планирования эксперимента [16]. В качестве критерия принято время достаточной микронизации зерна (?, с). В исследованиях поискового характера диапазон вариаций факторов соответствовал данным таблицы.

Результаты исследования и обсуждение Результаты экспериментов по определению влияния толщины кварцевого стекла (5) и расстояния расположения лампы iQ-излучения (Ь) на время микронизации (?) представлены на рис. 1. Мощность лампы накаливания iQ составляла 1 кВт.

Рис. 1. Зависимость толщины кварцевого стекла (¿) и расстояния расположения лампы iQ-излучения от объекта (Ь) от времени микронизации пшеничного зерна (О

В результате обработки экспериментальных оценок методом математической статистики было определено математическое выражение влияния толщины кварцевого стекла (3) и расстояния расположения iQ-лампы по отношению к объекту на время микронизации зерна:

t = 178,1944 - 1,27083 - 30,9375Ь + 0,002132 + 0,28ШЬ + 1,4583Ь2 (2)

Для проверки адекватности исследования оценивалась адекватность полученного уравнения по критерию Фишера, определявшему значимость коэффициентов модели. Подтверждено, что уравнение достаточно точно выражает исследуемые зависимости.

На полученном графике зависимости (рис. 2) видно, что толщина кварцевого стекла 3 = 6 мм для микронизации и расстояние от лампы до объекта Ь = 50 мм оптимальны, если мощность лампы накаливания ^ составляет 1 кВт. Время микронизации, необходимое для пшеницы, составляет 80 с.

Изучалось влияние толщины кварцевой лампы (5) и мощности лампы накаливания ^ ^¡ат) на время микронизации (г). В ходе эксперимента расстояние от лампы до объекта составляло Ь = 50 мм.

Рис. 2. Зависимость эффективности совместного действия толщины кварцевого стекла (5) и мощности лампы накаливания iQ (М1ат) от времени микронизации

В результате статистической обработки экспериментальных оценок было получено математическое выражение, отражающее влияние толщины кварцевого стекла (3) и мощности лампы накаливания iQ (^ат) на время микронизации:

г = 597,9167 + 25,2083^- 1305^ат -0,625£2 - 17,58^ат + 760^;т. (3)

Полученное уравнение отражает исследуемый тепловой процесс, и оно пригодно для применения на практике.

На рис. 2 видно, что для микронизации пшеничного зерна оптимальной можно считать толщину кварцевого стекла 3 = 6 мм и мощность лампы накаливания iQ N1ат = 1,0 кВт.

Графическая зависимость расстояния до объекта (Ь) iQ-лампы накаливания от ее мощности ^1ат) на основе экспериментальных оценок влияния времени микронизации (рис. 3) установлена. В ходе эксперимента толщина кварцевого стекла 3 составляла 6 мм.

Рис. 3. Графическая зависимость эффективности совместного действия расстояния расположения лампы ^-излучения от объекта (Ь), времени микронизации, мощности лампы ^1ат)

При статистической обработке экспериментальных оценок получена математическая формула, отражающая зависимость:

t = 648,2639-2,04176 - 1055Nlam + 0,035462 -2,5bNlam + 626,6667Nfam. (4)

Заключение

Полученное математическое выражение отражает исследуемый тепловой процесс и может быть использовано на практике. Из графической зависимости видно, что для микроклимации пшеницы оптимальными можно считать значения расстояния от лампы до объекта b = 70 мм и мощности лампы Niam = 1,0 кВт.

A.D. Iskenderova1, N.H. Mamedov2, I.A. Veliev1, G.B. Mamedov1, U.T. Tagiev1 Azerbaijan State Agricultural University, Ganja, Republic of Azerbaijan 2RI "Agromechanics"

Investigation of the main design and operating optimal parameters of the micronizer when processing grain feed with infrared radiation

The article substantiates the main characteristics of the studied device of micronization in the processing of grain feed. Here, an experimental micronizer that micronizes feed grain was taken as the object of research. A multi-factor experiment was also conducted to determine the optimal distance of the infrared lamp from the quartz glass and the optimal power of the light flux. The experiments were carried out on an experimental installation equipped with a "Legrand" dimmer, which allowed changing the radiation power of the lamps. For the experiments, a symmetrical Box-Behnken design was selected from a rotatable, composite second tier. The studies were conducted on wheat, barley and velamir. The results of the experiments carried out to optimize the main design and operating parameters of the micronization plant are shown in the graph. Along with this, a mathematical formula reflecting the dependence was obtained during the statistical processing of the experimental estimates. The resulting mathematical expression and graphical analysis reflect the heat process under study and can be used in practice. The graph shows that the optimal values for wheat micronization are the lamp distance to the object b = 70 mm and the lamp power Nam = 1.0 kW.

Keywords: feed grain, infrared rays, micronization, construction, tuning, quartz glass, lamp, experiment planning.

Список литературы

1. Стратегическая дорожная карта по перспективам национальной экономики Азербайджанской Республики. - Баку, 2016. - 111 с. - Текст : непосредственный.

2. Джемисон Дж.Э. Физика и техника инфракрасного излучения / Дж.Э. Джемисон. - Москва : Наука, 2012. - 646 с. - ISBN 978-5-458-50156-9. -Текст : непосредственный.

3. Егоров Г.А. Технологические свойства зерна / Г.А. Егоров. - Москва : Агропромиздат, 2011. - 334 с. - Текст : непосредственный.

4. Топорова Л.В. Практикум по кормлению животных / Л.В. Топорова, А.В. Архипова. - Москва : Колос, 2005. - 353 с. - ISBN 5-9532-0344-6. -Текст : непосредственный.

5. Тохметов Т.М.Практическое руководство по составлению рационов кормления крупного рогатого скота / Т.М. Тохметов, С.Ж. Доржи-ев, Т.О. Амагырова. - Улан-Удэ : Изд-во БГСХА им. В.Р. Филиппова, 2009. - 70 с. - Текст : непосредственный.

6. Технологические приемы содержания и кормления сельскохозяйственных животных : учебное пособие / В.Г. Огуй [и др.]. - Барнаул : АГАУ, 2008. - 276 с. - Текст : непосредственный.

7. Гамко Л.Н. Кормление высокопродуктивных коров / Л.Н. Гамко. - Брянск : Изд-во Брянской ГСХА, 2010. - 103 с. - Текст : непосредственный.

8. Интенсивные технологии кормления сельскохозяйственных животных и птицы : рекомендации / под редакцией Ф.С. Хазиахметова. -Уфа : БГАУ, 2005. - 156 с. - Текст : непосредственный.

9. Influence of grain processing on acid - base balance in feedlot steers / C. Castillo, J. Hernandez, J. Mendez, J. Lena et al. - Text : direct // Veterinary Research Communication, 2006. - № 30. - P. 823837.

10. Артемьев В.Г. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / В.Г. Артемьев. - Ульяновск, 2003. - 320 с. - Текст : непосредственный.

11. Будников Д.А. Постановка задачи теплопроводности при СВЧ нагреве зерна для обеззараживания / Д.А. Будников, Д.Н. Васильев, А.А. Васильев. - Текст : непосредственный // Вестник ВНИИМЖ. - Подольск, 2014. - № 1. -С. 56-63.

12. Мамедов Н.Х. Устройство для микронизации зерна, полезная модель F 2019 0001, Азербайджанская Республика / Н.Х. Мамедов, Р.Т. Ха-лилов, Г.Б. Мамедов.- 2019. - Текст : непосредственный.

13. Гурбанов Х.Х. Планирование эксперимента / Х.Х. Гурбанов, Х. Фаталиев, Э.Б. Искен-

References

1. Strategicheskaya dorozhnaya karta po pers-pektivam nacional'noj ekonomiki Azerbajdzhanskoj Respubliki. - Baku, 2016. - 111 s. - Tekst : nepo-sredstvennyj.

2. Dzhemison Dzh.E. Fizika i tekhnika infra-krasnogo izlucheniya / Dzh.E. Dzhemison. - Moskva : Nauka, 2012. - 646 s. - ISBN 978-5-458-50156-9. -Tekst : neposredstvennyj.

3. Egorov G.A. Tekhnologicheskie svojstva zerna / G.A. Egorov. - Moskva : Agropromizdat, 2011. - 334 s. - Tekst : neposredstvennyj.

4. Toporova L.V. Praktikum po kormleniyu zhivotnyh / L.V. Toporova, A.V. Arhipova. - Moskva : Kolos, 2005. - 353 s. - ISBN 5-9532-0344-6. - Tekst : neposredstvennyj.

5. Tohmetov T.M. Prakticheskoe rukovodstvo po sostavleniyu racionov kormleniya krupnogo rogatogo skota / T.M. Tohmetov, S.Zh. Dorzhiev, T.O. Ama-gyrova. - Ulan-Ude : Izd-vo BGSHA im. V.R. Filip-pova, 2009. - 70 s. - Tekst : neposredstvennyj.

6. Tekhnologicheskie priemy soderzhaniya i kormleniya sel'skohozyajstvennyh zhivotnyh : ucheb-noe posobie / V.G. Oguj [i dr.]. - Barnaul : AGAU, 2008. - 276 s. - Tekst : neposredstvennyj.

7. Gamko L.N. Kormlenie vysokoproduktiv-nyh korov / L.N. Gamko. - Bryansk : Izd-vo Bryans-koj GSHA, 2010. - 103 s. - Tekst : neposredstvennyj.

8. Intensivnye tekhnologii kormleniya sel'skohozyajstvennyh zhivotnyh i pticy : rekomendacii / pod redakciej F.S. Haziahmetova. - Ufa : BGAU, 2005. -156 s. - Tekst : neposredstvennyj.

9. Influence of grain processing on acid - base balance in feedlot steers / C. Castillo, J. Hernandez, J. Mendez, J. Lena et al. - Text : direct // Veterinary Research Communication, 2006. - № 30. - P. 823837.

10. Artem'ev V.G. Sel'skohozyajstvennye i meliorativnye mashiny / V.G. Artem'ev. -Ul'yanovsk, 2003. - 320 s. - Tekst : neposredstvennyj.

11. Budnikov D.A. Postanovka zadachi teplo-provodnosti pri SVCh nagreve zerna dlya obezzaraz-hivaniya / D.A. Budnikov, D.N. Vasil'ev, A.A. Va-sil'ev. - Tekst : neposredstvennyj // Vestnik VNIIMZh. - Podol'sk, 2014. - № 1. - S. 56-63.

12. Mamedov N.H. Ustrojstvo dlya mikroniza-cii zerna, poleznaya model' F 2019 0001, Azer-bajdzhanskaya Respublika / N.H. Mamedov, R.T. Ha-lilov, G.B. Mamedov.- 2019. - Tekst : neposredstvennyj.

13. Gurbanov H.H. Planirovanie eksperimenta / H.H. Gurbanov, H. Fataliev, E.B. Iskenderzade. -Baku : Vektor, 2015. - 120 s. - Tekst : neposredstvennyj .

14. Eliseeva I.I. Obshchaya teoriya statistiki / I.I. Eliseeva, M.M. Yuzbashev. - Moskva : Finansy i statistika, 2002. - 480 s. - ISBN 5-279-02414-7. -Tekst : neposredstvennyj.

дерзаде. - Баку : Вектор, 2015. - 120 с. - Текст : непосредственный.

14. Елисеева И.И. Общая теория статистики / И.И. Елисеева, М.М. Юзбашев. - Москва : Финансы и статистика, 2002. - 480 с. - ISBN 5-27902414-7. - Текст : непосредственный.

15. Халафов А.А. Статистический анализ данных. STSTISTICA6,0 / А.А. Халафов. - Краснодар : КубГУ, 2005. - 307 с. - Текст : непосредственный.

16. Сидняев Н.И. Введение в теорию планирования эксперимента / Н.И. Сидняев, Н.Т. Ви-лисова. - Москва : Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2016. - 465 с. - ISBN 978-5-7038-3365-0. - Текст : непосредственный.

15. Halafov A.A. Statisticheskij analiz dannyh. STSTISTICA6,G I A.A. Halafov. - Krasnodar ; Kub-GU, 2GG5. - 3G7 s. - Tekst i neposredstvennyj.

16. Sidnyaev N.I. Vvedenie v teoriyu planiro-vaniya eksperimenta I N.I. Sidnyaev, N.T. Vilisova. -Moskva i Izd-vo MGTU im N.E. Baumana, 2G16. -465 s. - ISBN 978-5-7G38-3365-G. - Tekst i neposredstvennyj.

Искендерова Айнур Джамиль, канд. техн. наук, Азербайджанский государственный аграрный университет; Мамедов Натиг Хамкиши, диссертант, Научно-исследовательский институт «Агро-механика»; Велиев Ильяс Ахмед, канд. техн. наук, Азербайджанский государственный аграрный университет; Мамедов Габиль Балакиши, д-р техн. наук, проф., Азербайджанский государственный аграрный университет, m_qabil@rambler.ru; Таги-ев Урфам Тофиг, канд. техн. наук, доц., Азербайджанский государственный аграрный университет, tagiyev.asau@gmail.com.

Iskenderova Aynur Jamil, PhD of Techn. Sci., Azerbaijan State Agrarian University; Mamedov Natig Khankishi, Doctoral Cand., Research Institute "Agromechanika"; Veliyev Ilyas Akhmed, PhD of Techn. Sci., Azerbaijan State Agrarian University; Mamedov Gabil Balakishi. Doc. of Techn. Sci., Prof., Azerbaijan State Agrarian University, m_qabil@rambler.ru; Taghiyev Urfan Tofig, PhD of Techn. Sci., Ass. Prof., Azerbaijan State Agrarian University, tagiyev.asau@gmail.com.

УДК 631.3.004.58 DOI 10.48136/2222-0364_2021_3_119

А.М. КРИКОВ1, Г.В. РЕДРЕЕВ2, А.Е. НЕМЦЕВ1, Р.Г. БЕРДНИКОВА3, А.Г. ФЕДОРОВ4

1Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства СФНЦА РАН, Новосибирск

Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск 3Томский сельскохозяйственный институт, филиал ФГБОУ ВО Новосибирский ГАУ, Томск

4Новосибирский военный институт имени генерала армии И.К. Яковлева войск Национальной гвардии РФ, Новосибирск

ПОЛНОТЕКСТОВАЯ БАЗА ЗНАНИЙ ПО ПУНКТАМ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

Специалисты инженерной службы отрасли прикладывают немало усилий, чтобы оперировать разрозненными материалами, связанными с ремонтно-эксплуатационной базой, что обусловливает необходимость разработки компьютеризированной полнотекстовой базы знаний, позволяющей более эффективно решать задачи информационного обеспечения относительно средств механизации. Важнейшими составляющими такой базы являются сведения о средствах технического обслуживания и технического диагностирования средств механизации. При создании полнотекстовой базы знаний разработана струк-

© Криков А.М., Pедреев Г.В., Немцев А.Е., Бердникова PX., Федоров А.Г., 2G21