CC BY
8It is proved that the efficacy of DM is determined by the reliability of the technological process, decreasing due to excessive rolling on slopes trucks machinery and emergency stops DM. The results of laboratory and field studies on optimization of run-on trucks when they are rolling and sliding. Recommendations to increase process reliability of irrigation on sloping areas through the improvement of the braking system DM and optimization of the installation layout of pneumatic tyres in the direction of pacotaco.
Key words: irrigation system, slope areas, rolling carts, mechanical brake, pneumatic tyres.
Literatura
1. Ryazancev, A.I. Postanovka tormozov na dozhdeval'nuyu mashimu [Tekst] / A.I. Ryazancev, N.Ya. Kirilenko, A.O. Antipov // Sel'skiy mekhanizator. - 2013. - № 6.
2. Ryazancev, A.I. Tormozhenie «Fregata» na uklonakh /A.I. Ryazancev, N.Ya. Kirilenko, A.O. Antipov [Tekst] // Sel'skiy mekhanizator. - 2014. - № 7.
3. Pat. 144001 Rossiyskaya Federaciya, MPKA01G25/09. Mnogoopornaya dozhdeval'naya mashina krugovogo deystviya [Tekst]/A.I. Ryazancev, N.Ya. Kirilenko, A.O. Antipov. - № 2014115759; zayavl. 18.04.14 ; opubl. 10.08.14. - Byul. №22. - 2 s.
4. Tormozhenie dozhdeval'noy mashiny «Fregat» na sklonovykh uchastkakh [Tekst] /A.O. Antipov, A.I. Ryazancev, I.B. Trishkin, N.Ya. Kirilenko, Yu.N. Timoshin // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta imeni P.A. Kostycheva. - 2015. - № 1.
5. Ryazancev, A.I. Prokhodimost' mnogoopornykh dozhdeval'nykh mashin [Tekst] / A.I. Ryazancev. -Ryazan': FGBOU VPO RGATU, 2015. - 237 s.
УДК 638.171.2
К ВОПРОСУ ПРЕССОВАНИЯ ВОСКОВОГО СЫРЬЯ В ПРОЦЕССЕ ВЫТОПКИ
ХМЫРОВ Виктор Дмитриевич, д-р техн. наук, профессор каф. «Технологические процессы и техносферная безопасность», hmjrov@mail.ru
ГРЕБЕННИКОВА Татьяна Владимировна, аспирантка каф. «Технологические процессы и техносферная безопасность», grebenkova@mail.ru
ХАТУНЦЕВ Павел Юрьевич, магистрант каф. «Технологические процессы и техносферная безопасность», hatunchev@mail.ru
Мичуринский государственный аграрный университет
ТИМОФЕЕВ Антон Николаевич, магистрант кафедры «Технические системы в АПК», Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева
Воск - ценный продукт пчеловодства. В России производится около 30 тыс. тонн воска, а также экспортируется из-за рубежа около 700 тонн воска, недостающего многим отраслям промышленности. Решение проблемы возможно благодаря внедрению на пасеках и в пчеловодческих хозяйствах более эффективных и современных устройств вытопки воска. Повысить выход воска во время процесса вытопки можно благодаря отжиму разваренной мервы. В статье приведено теоретическое исследование возможности и качества прессования и выбраны рациональные параметры шнека конусовидной формы для отпрессовки разваренного воскового сырья в процессе его вытопки. Получение большего количества воскового сырья позволит нарастить производство вощины, без достаточного количества которой невозможен рост числа и качества пчелиных семей. Применение отжима воскового сырья шнеком конусовидной формы позволяет увеличить выход массы вытопленного воска на 20%.
Ключевые слова: воск, разваренное восковое сырье, шнековый пресс.
Введение
Воск - ценный продукт пчеловодства. В России производиться около 30 тыс. тонн воска, а также экспортируется из-за рубежа около 700 тонн воска, недостающего многим отраслям промышленности. Решение проблемы возможно благодаря внедрению на пасеках и в пчеловодческих хозяйствах более эффективных и современных
устройств вытопки воска. Повысить эффективность процесса вытопки можно благодаря отжиму разваренной мервы [1,2,3].
В настоящее время прессование разваренного воскового сырья производят при помощи винтовых, гидравлических прессов. Недостатками винтовых прессов является малая нагрузка на сырье во время прессования (развиваемое давле-
© Хмыров В. Д., Гребенникова Т. В.,Хатунцева П. Ю.,Тимофеев А. Н., 2015г.
Технические науки
-ш
ние не превышает 2 кг на 1 см2 площади плиты). А гидравлические прессы используются только на крупных воскозаводах за рубежом из-за высокой стоимости оборудования. Выход из ситуации возможен благодаря отжиму разваренного воскового сырья в шнековом прессе конусовидной формы. Такой пресс будет проводить отжим порциями и создавать высокое давление на сырье (развиваемое давление - 20 кг на 1 см2) [6-11]. Для обоснования прессования таким способом было произведено теоретическое исследование.
Обоснование основных параметров шнекового пресса При работе шнекового пресса должны быть указанны технологические, геометрические и кинематические параметры.
К технологическим параметрам относятся количество жидкого воска в продукте и производительность пресса, к геометрическим - внутренний диаметр корпуса, шаг витков, конусность вала шнека, длина зоны уплотнения и глубина шнеко-вого канала. Частота вращения шнека является кинематическим параметром.
Производительность пресса - один из основных показателей, который учитывается при выборе того или иного устройства.
Для получения формулы производительности шнекового пресса рассмотрим движение частицы вблизи стенок корпуса. Вектор скорости движения
этой частицы У4 можно представить в виде суммы вектора скорости движения её относительно
шнека У1 и вектора скорости движения относительно стенок корпуса У2 (рис.1) .
где GП - производительность шнекового пресса, м3/с;
VZ - аксиальная составляющая вектора скорости частицы, м/с;
FШ - площадь поперечного сечения шнекового канала, м2.
Аксиальная составляющая ^ определяется из выражения
Vz - ttD^ ■ n ■ sin peas <p{ 1 - tgcp • ctgco)
(2)
1 - боковая поверхность витка шнека; 2 - поперечное сечение витка шнека Рис.1 - диаграмма скоростей движения частиц твёрдой фазы в межвитковом канале шнекового пресса
Составляющей производительности процесса продвижения материала по Г. Шенкелю [5,6,7] считается аксиальная составляющая вектора скорости частицы У4 . Он предлагает рассчитывать производительность по формуле:
G, = V • F
(1)
где Dcp - средний диаметр поперечного сечения шнековой камеры, м;
n - частота вращения шнека, мин-1; Ф - угол подъема винтовой линии шнека, град; w - угол между направлением движения материала и плоскость боковых поверхностей винтовой нарезки, град.
Площадь поперечного сечения Fm канала для шнека с цилиндрическим валом шнека определяется из выражения:
eh
гш = —- >
sin <р (3)
где в - ширина шнекового канала, м;
h - глубина шнекового канала, м. Однако в нашем случае вал шнека выполнен конусным (рис. 2), толщина слоя воскового сырья (глубина шнекового канала) в любом сечении определяется из выражения: h = h0 + (L - z) • tgа (4) где h0 - начальная толщина слоя, м; L- длина конусного вала шнека, м; Z— глубина малого гребня, м; а- угол конусности, град.
Подставив данное соотношение в формулу (3), получим выражение для определения площади поперечного сечения в прессе с конусным валом шнека:
Foi = —L-:----(5)
sin сv \ >
Средний диаметр шнековой камеры можно выразить как:
Dcp=D-2h (6)
Подставив соотношения (4), (5) и (6) в формулу (1), получим выражение для определения объемной производительности:
Gn = ;r(D -2h)-n-e[/¡0 +(Z-z)-íga]-cosf -(l-tgíp-ctgco) Л
Выражение (7) позволяет рассчитать объемную производительность шнекового пресса. При расчетах шнекового прессового оборудования используют обычно массовую производительность. Для того чтобы получить массовую производитель-ность, необходимо объемную умножить на плотность исходного материала.
Анализ выражения (7) показывает, что повышать производительность пресса можно в основном двумя способами - увеличением диаметра шнековой камеры и повышением частоты вращения шнекового органа. Однако, учитывая то, что ширина шнекового канала связана с диаметром следующей зависимостью [5-11]: b=^Dsin9 , первый способ более эффективен, так как диаметр
31-
шнековой камеры в зависимость (7) входит в квадрате, а частота вращения в первой степени. При этом на увеличение последней накладываются ограничения, вытекающие из получения отжатого продукта с требуемым количеством жидкой фазы.
Диаметр шнека или корпуса является основным фактором, влияющим на производительность шнекового пресса. Поэтому диаметр корпуса определяют из формулы производительности (7).
От правильного выбора угла конусности вала зависит количество жидкого воска, отжимаемого из продукта. Определим угол конусности для прессования сгущенной твердой фазы.
Ранее были принято допущение, что влажность твердой фазы изменяется за счет уменьшения пористости. При этом частицы твердой фазы рассматривались как несжимаемые, а деформация являлась только результатом сближения частиц материала.
Из механики грунтов известно соотношение [6]: Лп;
(8)
1 + sn
-•V,
(11)
корпусом и валом шнека, равен разности объёмов усеченного конуса корпуса и усеченного конуса шнека.
1 - корпус; 2 - вал шнека; 3 - витки шнека; 4 - твёрдая фракция
Рис. 2 - Схема к расчёту угла конусности вала
шнекового пресса Объём слоя твердой фазы V., заключенный между первым и вторым витками шнека, определится по соотношению
V=--SL
Di+(D ,-2^-tgaf
' SL 8 ш
di+(di-2Sra
m.
где £■; - относительная деформация твердой фазы;
£0 - коэффициент пористости разваренного воскового сырья;
дТ1 - изменение объёма пор в материале,
м3; ;
тТ - объём твердых частиц в материале, м3. Ввиду того, что объём материала изменяется за счет уменьшения пор, изменение объёма пор в шнековом прессе можно выразить через объём твердой фазы в начале и конце камеры:
Д1 =4 - у2 (9)
где УрУ2 - объём твердой фазы соответственно в начале и конце шнековой камеры, м3.
Объём твердых частиц в материале можно определить, используя [9]:
(Ю)
где V - удельный объём твердых частиц, отн.
ед.
Используя соотношение (10), объём твердых частиц во всем объёме твердой фазы представим:
где D1 - начальный внутренний диаметр корпуса, м3;
БШ- шаг спирали шнека, м;
d1 - начальный диаметр конусного вала шнека,
м; 1
а - угол наклона образующей вала шнека, град. Аналогично определяется объём V2, заключенный между последним и предпоследним витками шнека. Он соответственно равен (14)
.. -I о
где О0 - внутренний диаметр корпуса меньшего основания, м3;
d0- диаметр конусного вала шнека меньшего основания, м;
Начальный и конечный диаметры конусного вала шнека связаны соотношением
й=йгЬ^а (15)
где L - длина конусного вала шнека, м. Начальный и конечный диаметры конусного корпуса пресса связаны соотношением
ц0 = ц - Ь • ^а (16)
Подставив V1 и V2 в ранее получившиеся соотношения получим:
1 + ^ D; - d; + (D0 + 2SB ■ tga) - (d0 + 2Se ■ iga)
(17)
Подставляя в соотношение (8) значения ДП и ттполучим относительное изменение объёма:
V, _1 + *0
Т^й^ (12)
Изменение объёмов в начале и конце камеры можно определить как изменение объёмов, заключенных между первым и вторым, последним и предпоследним витками шнека. Условно развернём боковые грани витков до перпендикулярного положения по отношению к корпусу (рис. 2). Полагаем при этом, что объём материала в витках не изменяется, тогда его вычисление упростится. Из рисунка видно, что продукт, заключенный между
Введём обозначения
l + gp
1 +Е,
= В„, d, = ДБ
Решая выражение (17), получим уравнение (18)
Так как различному количеству жидкого воска, отжимаемого из воскового сырья, соответствует своя величина коэффициента пористости, то, задаваясь коэффициентом ВП , можно по выражению (18) определить необходимый профиль шнекового вала.
Диаметр большего основания конусного вала шнека определяется, исходя из необходимой толщины (высоты) слоя твердой фазы между валом
шнека и корпусом. Чем меньше толщина слоя, тем выше эффект отжатия, но при этом уменьшается производительность пресса (7). Опыт проектирования шнековых прессов [5,6] показывает, что оптимальная толщина слоя материала в зоне наибольших давлений составляет около 40 мм при одностороннем отводе воска через фильтр-сетку корпуса. Из этого условия выбирают значение коэффициентов в1 , связывающего диаметры корпуса и большего основания конусного вала.
Заключение
Анализ шнековых прессов [4-11] показывает, что наименьшее число витков шнека составляет 4,5-5,0. При этом отношение шага витков к наружному диаметру шнека колеблется в пределах
— =0,55-0,8 ■
Практика использования шнековых прессов с такими параметрами подтверждает надежность их работы. Следует заметить, что увеличение числа витков повышает эффект фильтрации, так как время нахождения материала в прессее увеличивается. Одновременно при этом повышается и энергоёмкость процесса за счет увеличения потерь на трение.
Проведенное исследование подтверждает, что прессование разваренного воскового сырья целесообразно и должно быть использовано для разработки устройств переработки продуктов пчеловодства.
Список литературы
1. Бышов, Н. В. Исследование рабочего процесса вибрационного решета при просеивании воскоперговой массы [Текст] / Н. В. Бышов, Д. Е. Каширин // Вестник Красноярского государственного университета. - 2013. - № 1. - С.160-162.
2. Бышов, Н. В. Экспериментальное исследование режимов циклической сушки перги в соте [Текст] / Н. В. Бышов, Д. Е. Каширин // Вестник Красноярского государственного университета. -
2012.- № 5. - С.283-285.
3. Бышов, Н. В. Вопросы энергосберегающей конвективной циклической сушки перги [Текст] :монография / Н. В. Бышов, Д. Е. Каширин. - Рязань, 2012.
4. Григорьев, А. М. Элементы теории шнековых прессов [Текст] / А. М. Григорьев. - Казань, 19561957. - 72 с.
5. Герсеванов, Н. М. Основы динамики грунтовой массы [Текст] / Н. М. Герсеванов. - М. : Строй-литература, 1937.
6. Иваненко, А. В. / Исследование шнековых прессов для переработки винограда [Текст] / А. В. Иваненко. - М. : Энергия, 1972.
7. Алымов, В. Т. Расчёт прессующего тракта шнекового пресса. [Текст] / В. Т. Алымов.//Труды института жиров. - Л., 1970.
8. Шенкель, Г. Н. Теория исследования шнековых прессов [Текст] / Г. Н. Шенкель. - М. : На-ука,1968.
9. Пат. 121501 Российская Федерация, МПК С05Р3/06. Шнековый пресс-гранулятор подстилочного навоза [Текст] / Хмыров В. Д., Горелов А. А., Куденко В. Б., Труфанов Б. С. ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО МичГАУ. - № 2012124460/13 ; заявл. 13.06.12 ; опубл. 27.10.12
10. Экспериментальная установка пресс-сепаратора органических удобрений [Текст] / В. Д. Хмыров, Б. С. Труфанов, В. Б. Куденко, А. А. Горелов // Вестник Мичуринского государственного университета. - 2012. - № 2. - Мичуринск-Наукоград. - С. 110-112.
11. Хмыров, В. Д. Кинематическое исследование рабочих органов питателя- разрушителя навоза [Текст] / В. Д. Хмыров, А. А. Горелов, В. Б. Куденко, Б. С. Труфанов // Вестник Мичуринского государственного университета. - 2011. - №1. - С. 185-189.
PRESSING THE ISSUE WAXY FEEDS TOCKS BY MELTING OUT
Hmyrov Victor D. doctor of technical Sciences, Professor Department of Technological processes and safety of Techosphere, hmjrov@mail.ru;
Grebennikova Tatjana V., postgraduate student Department of Technological processes and safety of Techosphere, grebenkova@mail.ru;
Hatuncev Pavel Yu., graduate student Department of Technological processes and safety of Techosphere, hatunchev@mail.ru. Michurinsk State Agrarian University
Timofeev Anton N., graduate student Department of Technical Systems in agriculture, Agrotechnological Ryazan State University named after P.A. Kostychev
Wax - a valuable product of beekeeping. Russia produces about 30 thousand. Tonnes of wax, as well as from abroad are exported around 700 tons, missing many industries. The solution is possible thanks to the introduction of the apiary and bee farms more efficient and modern devices melting out the wax. Increase the yield during the wax melting out is possible thanks to SPIN tenderized Merwe. In the article the theoretical study of the opportunities and quality of pressing and selected rational parameters for the cone-shaped screw otpressovki for stomach wax raw materials in the process of melting out. Getting more waxy materials will help increase the production of honeycombs, without enough is not able to qualitative and quantitative increase in the number of bee colonies. The use of raw materials pressed wax cone-shaped screw enough reception to get more output wax to 20% of the total mass of melted wax
Key words: wax, wax boiled raw materials, screw press.
Literatura
1. Byshov N.V. Issledovanie rabochego processa vibracionnogo resheta pri proseivanii voskopergovoj massy ¡Tekst]/Byshov N.V., Kashirin D.E.// Vestnik Krasnojarskogo gosudarstvennogo universiteta № 1 2013.
S.160-162.
2. Byshov N.V. JEksperimental'noe issledovanie rezhimov ciklicheskoj sushki pergi v sote ¡Tekst] / Byshov N.V., Kashirin D.E.// Vestnik Krasnojarskogo gosudarstvennogo universiteta № 5 2012. S.283-285.
3. Byshov N.V. Voprosy jenergosberegajushhej konvektivnoj ciklicheskoj sushki pergi ¡Tekst] / Byshov N.V., Kashirin D.E.//monograffja, Rjazan', 2012.
4. Grigor'ev A.M. /JElementy teorii shnekovyjpressov. - Kazan', 1956-1957. s.72.
5. Gersevanov N.M. / Osnovy dinamiki gruntovoj massy. - M., Strojliteratura, 1937.
6. Ivanenko A.V. / Issledovanie shnekovyj pressov dlja pererabotki vinograda. - M., JEnergija, 1972.
7. Alymov V.T. /Raschjotpressujushhego trakta shnekovogo pressa. - «Trudy instituta zhirov». L., 1970.
8. SHenkel' G.N. / Teorija issledovanija shnekovyj pressov. - M., Nauka 1968.
9. Pat. RF 121501 Rossijskaja Federacija, MPK C05F3/06 SHnekovyj press-granuljator podstilochnogo navoza ¡Tekst]/Hmyrov V.D., GorelovA.A., Kudenko V.B., Trufanov B.S.; zajavitel'ipatentoobladatel'FGBOU VPO MichGAU -2012124460/13, zajavl. 13.06.2012; opubl. 27.10.2012
10. Hmyrov V.D. JEksperimental'naja ustanovka press-separatora organicheskih udobrenij¡Tekst]/Hmyrov V.D., Trufanov B.S., Kudenko V.B., Gorelov A.A.// Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo universiteta №2 2012. - Michurinsk-Naukograd. - S. 110-112.
11. Hmyrov V.D. Kinematicheskoe issledovanie rabochih organov pitatelja- razrushitelja navoza ¡Tekst] / Hmyrov V.D., Gorelov A.A., Kudenko V.B., Trufanov B.S.// Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo universiteta №1 2011. - Michurinsk-Naukograd. - S. 185-189.
УДК 519.87
ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРОГРАММНЫХ И АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В АГРОИНЖЕНЕРИИ
ЮДАЕВ Юрий Алексеевич, д-р техн. наук, профессор кафедры электроснабжения, yu.yudaev@ mail.ru
КОЖАНОВА Татьяна Вячеславовна, аспирантка кафедры электроснабжения, t.vk@mail.ru
ЮДАЕВ Максим Юрьевич, аспирант кафедры электроснабжения, zumbat@mail.ru. Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева,
В статье обсуждаются особенности численных методов и особенности современных программных и аппаратных средств. Целью данной работы является рассмотрение особенностей применения современных программных и аппаратных средств для моделирования с помощью ЭВМ. Традиционные методики разработки программного обеспечения обычно используют ресурсы системы не очень эффективно. Значительную часть времени вычислительная система простаивает. Знание архитектуры платформ помогает разработать более быструю и качественную реализацию того или иного алгоритма. Разница в производительности оптимизированной и неоптимизированной версий может составлять сто и более процентов. Основное внимание в статье обращено на системы с одним или несколькими процессорами и операционными системами Windows или Linux, как основных платформ для САПР. Приведен обзор основных САПР, использующихся при моделировании электротехнических процессов в агроинженерии: AutoCAD, AutoCAD LT, SolidWorks, ANSYS, bCAD, 3D Studio VIZ, Inventor. Приводятся важные особенности реализации алгоритмов численного моделирования физических процессов на современных ЭВМ. Обсуждаются методы эффективного использования массивов целых чисел и массивов чисел с плавающей запятой, наборы расширения базовых инструкций современных процессоров, методика разработки многопоточных приложений. Для увеличения скорости обработки чисел с плавающей запятой необходимо использовать специальные наборы инструкций процессора 3DNow! или SSE. Для редактора конструкции целесообразно использовать форматы DXF или DWG. Проведено сравнение различных методов оптимизации и доказана целесообразность их применения для моделирования технологических процессов, связанных с численным решением уравнений Пуассона, Лапласа, Фурье.
Ключевые слова: численное моделирование, многопоточные приложения, системы автоматизированного проектирования.
Введение
При численном моделировании различных физических процессов наиболее важными являются достоверность результата и скорость расчета.
© Юдаев Ю. А.,Кожанова Т.
Достоверность результата является главным критерием качества программного обеспечения, но при моделировании технологических процессов в агроинженерии возможно применение больших
В., Юдаев М.Ю.2015г._
