CC BY
32
6. Larushin, N. P. Planter with combined openers / N. P. Larushin, A.V. Machnev, V.V. Schumayev // Mechanization and electrification of agriculture. -2011. - № 5. - P. 9-10.
7. Theoretical testing of the opener for subsoil-broadcasting planting with guide-distributor of seeds / N. P. Larushin, V.A. Machnev, A.V. Machnev, et.al. // Niva Povolzhya. - 2012. - № 4. - P. 32-33.
8. Theoretical and experimental testing of the process of planting seeds of grain crops with the combined opener of the planter-cultivator. Theory, design, calculation: monograph / N. P. Larushin, A.V. Machnev, V.V. Schumayev. - Penza: EPD PSAA, 2012. - 125 p.
9. Ilyin, S.G. Development and introduction of energy saving technologies of cultivation of spring wheat in the South-East of West Siberia/ S.G. Ilyin // Agrarian Vestnik Urala. - 2008. - № 4. - 64 p.
10. Kosolapov, V.V. The Results of experimental studies of the sowing section with an experienced opener group / V.V. Kosolapov // Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. - 2013. - № 2(22). -P. 106-111.
11. Amirov, M. F. Influence of mineral fertilizers on the yield and grain quality of spring durum wheat in theconditions of forest-steppe in Volga region / M. F. Amirov // Vestnik Kazanskogo SAU. -2013. - № 3(29). - P. 84-87.
12. Yunusov, G.S. Examining the operation of a combined unit for the surface soil treatment before sowing / G. S. Yunusov, Yu. A. Kropotov, A.V. Mayorov // Vestnik Kazanskogo SAU. - 2012. - № 4(26). - P. 91-93.
13. Bat, M. I. Theoretical mechanics in examples and tasks. T. II. Dynamics / M. I. Bat, G. J. Jane-lidze, A. S. Kelzon. - 7th edition Rev. - M: Nauka, the editorial office of physico-mathematical literature, 1985. - 560 p.
14. Yablonsky, A. A. Course of theoretical mechanics. Ch. II. Dynamics: a textbook for technical the universities. - 6th ed., corrected. / A. A. Yablonsky. - M: Vysshaya shkola, 1984. - 423 p.
15. Collection of tasks on theoretical mechanics: textbook for students of technical universities / N.A. Braznichenko, V. L. Kahn, B. L. Mintsberg, V. I. Morozov; under edition N. A. Braznichenko. - 4-e Edition corrected. - M: Vysshaya shkola., 1986. - 480 p.
УДК 637.2+631.242.34
МАСЛОИЗГОТОВИТЕЛЬ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
В. С. Парфенов, канд. техн. наук, профессор; А. В. Яшин, канд. техн. наук, доцент; Ю. В. Полывяный, аспирант
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Россия, e - mail: mr. [email protected]
В статье представлена конструктивно-технологическая схема маслоизготовителя периодического действия, которая является принципиально новой и способной устранить недостатки существующего оборудования, то есть позволит значительно снизить затраты энергии на сбивание сливочного масла и трудоемкость его выгрузки.
Ключевые слова: бегущая волна, маслоизготовитель периодического действия, механизм сбивания, сливки, сливочное масло.
Объем импорта молочных жиров постоянно растет. Так, в 1 полугодии 2013 г. по сравнению с 1 полугодием 2012 г. произошло увеличение с 2884 до 7222 т, или в 2,5 раза, а в 1 квартале 2013 г. по отношению к 1 кварталу 2012 г. размеры импорта выросли с 656 до 3255 т, или почти в 5 раз. Сливочное масло в Российскую Федерацию импортировали 16 стран. При этом 6 стран (Новая Зеландия, Уругвай, Финляндия, Австралия, Аргентина и Франция) поставили на территорию нашей страны более 90 % импортируемого из дальнего зарубежья сливочного масла. Самым крупным импортером является Новая Зеландия, которая в 1 полугодии 2013 года по-
ставила почти треть всего объема сливочного масла из дальнего зарубежья [1].
Одной из причин недостаточного производства является отсутствие отечественных эффективных технических средств для наиболее динамично развивающихся товаропроизводителей.
Сливочное масло является ценным продуктом питания [10, 12, 13], так как содержит 150 наименований жирных кислот, 20 из которых просто незаменимы для полноценного развития и функционирования человеческого организма. В последние годы в силу сложившихся реалий и мирового экономического кризиса появилась четкая необходимость и тенденции к организации произ-
Рис. 1. Общий вид маслоизготовителя периодического действия: 1 - емкость; 2 - привод; 3 - клапан выпускной; 4 - механизм сбивания; 5 - отверстие; 6 - шнек выгрузной; 7 - канал выгрузной; 8 - привод; 9 - рама; 10 - люк загрузочный; 11 - трубопровод нагнетательный; 12 - устройство управления; 13 - фиксатор; 14 - ролик; 15 - направляющая; 16 - кран
водства молочных продуктов на специализированных модулях и заводах малой мощности непосредственно на территории хозяйств, занятых производством молока, как сырья. При небольшом объеме производства используют маслоизготовители периодического действия [2-13]. Однако процессы производства сливочного масла и его выгрузки на современных устройствах являются достаточно энерго- и трудоемкими, что сказывается на себестоимости продукции.
Для интенсификации сбивания сливочного масла предлагается маслоизготови-тель (рис. 1), состоящий из цилиндрической горизонтально расположенной емкости 1. При этом емкость 1 имеет возможность поворота на 180 град. относительно своей оси из рабочего положения при сбивании сливочного масла в положение выгрузки и, наоборот, по направляющей 15, расположенной на раме 9 и емкости 1, между которыми размещены ролики 14. Фиксация емкости 1 в положении при сбивании сливочного масла и его выгрузке производится фиксаторами 13. Механизм сбивания 4 расположен с эксцентриситетом относительно оси емкости 1 и выполнен для подачи газа в виде полого ротора с отверстиями 5. Для подачи газа имеется нагнетательный трубопровод 11, а для отвода избыточного газа из емкости 1 - выпускной клапан 3. Поперечное сечение ротора механизма сбивания 4 имеет замкнутый синусоидальный профиль, средней линией которого является окружность. Для снижения трудоемкости выгрузки предусмотрен выгрузной шнек 6 с равномерно уменьшающимся шагом витков по ходу выгрузки сливочного масла, что спо-
собствует доведению структуры масляного пласта до однородного состава и нормализации по влаге. Он закреплен в выгрузном канале 7 и установлен под углом. На боковой поверхности емкости, выше ее оси, установлен загрузочный люк 10, выполненный из прозрачного материала с целью визуализации маслообразования, а также подачи сливок перед сбиванием и воды перед промывкой сливочного масла.
Посредством устройства управления 12 и привода 8 ротор механизма сбивания 4 приводится во вращение. В нижней части емкости 1 установлен кран 16 для слива пахты. Выгрузной шнек 6 приводится во вращение посредством привода 2.
Принцип работы данного устройства заключается в следующем. Через загрузочный люк 10 емкость 1 заполняют сливками на 50... 70 % от ее объема. После этого загрузочный люк 10 закрывают. Затем посредством устройства управления 12 и привода 8 ротор механизма сбивания 4 приводится в движение с требуемой частотой вращения. По нагнетательному трубопроводу 11 осуществляют подачу газа. При вращении ротора механизма сбивания 4 сливки активно перемешиваются (рис. 2), образуя два фронта волны. Передняя часть волны вытесняет сливки в их основной поток, а задняя часть откачивает их, что приводит к возникновению «бегущей волны» [14, 15], которая заставляет двигаться слой сливок по образующей ротора. С ростом окружной скорости сливок сопротивление на их перемешивание уменьшается, а при достижении равенства окружной скорости бегущей волны и сливок оно
Нива Поволжья № 1 (30) 2014 89
значительно сокращается, что и приводит к уменьшению сопротивления на вращение механизма сбивания.
[2
Рис. 2. Схема движения сливок по профилю ротора: 1 - передний фронт волны; 2 - задний фронт волны; 3 - турбулентный поток; ш - угловая скорость механизма сбивания
Однако, чтобы такое течение реализовалось, необходимо согласование окружной скорости движения ротора и окружной скорости волны, так как бегущая волна способна не только уменьшать, но и увеличивать сопротивление. Если окружная скорость движения волны меньше половины окружной скорости движения ротора [15], то сопротивление последней больше сопротивления гладкой поверхности. С дальнейшим ростом окружной скорости волны сопротивление уменьшается [14, 15], и при равенстве окружных скоростей ротора и волны оно становится в 3-4 раза меньше сопротивления гладкой поверхности.
Одновременно с этим сливки подвергаются барботированию газом, что способст-
вует интенсивному пенообразованию и ускорению процесса образования масляного зерна. Избытки воздуха удаляются из емкости 1 через выпускной клапан 3. После получения масляного зерна привод 8 отключают и открывают кран 16 для слива пахты. Затем кран 16 закрывают и заливают через загрузочный люк 10 в емкость 1 воду для промывки масляного зерна, приведя во вращение ротор 4 посредством привода 8 и устройства управления 12 с необходимой частотой вращения. При этом возможна по-солка сливочного масла. После промывки масляного зерна привод 8 отключают и открывают кран 16 для слива воды. Затем маслоизготовитель устанавливают в положение выгрузки сливочного масла, повернув его на 180 град. относительно своей оси из рабочего положения по направляющей 15, расположенной на раме 9 и емкости 1, между которыми размещены ролики 14, и закрепляют фиксаторами 13. Приводят во вращение выгрузной шнек 6 посредством привода 2 и производят выгрузку масляного зерна. Благодаря переменному шагу навивки выгрузного шнека 6 масляное зерно, проходя по выгрузному каналу 7, подвергается дополнительной механической обработке, что способствует доведению масляного пласта до однородной структуры сливочного масла.
Таким образом, разработанная нами конструкция маслоизготовителя по сравнению с существующими аналогами позволит уменьшить длительность сбивания масла, повысить производительность, то есть снизить энергоемкость сбивания и трудоемкость выгрузки сливочного масла.
Литература
1. В 1 полугодии 2013 года 18 стран-импортеров поставили в Россию 41072 тонны сливочного масла, молочных паст и молочных жиров [Электронный ресурс] URL: http://www. oilworld. ru/news. php? view=241660 (дата обращения: 25.09.2013)
2. Пат. 2186487 РФ, МКП А0и 15/00, 15/02, 15/06. Маслоизготовитель периодического действия / В. С. Парфенов, В. П. Терюшков, В. В. Коновалов. - № 2000131021/13; заявл. 13.12.2000; опубл. 10.08.2002, Бюл. № 22.
3. Пат. 61506 РФ, МКП А0и 15/00. Маслоизготовитель периодического действия / А. В. Яшин, В. С. Парфенов. - № 2006143958/22; заявл. 11.12.2006; опубл. 10.03.2007, Бюл. № 7.
4. Пат. 2269890 РФ, МКП А0и 15/00, 15/02, 15/04. Маслоизготовитель периодического действия / В. П. Терюшков, В. С. Парфенов, С. В. Стригин. - 2004123465/13; заявл. 29.07.2004; опубл. 20.02.2006, Бюл. № 5.
5. Пат. 2366166 РФ, МКП А0и 15/00. Устройство для получения сливочного масла /
A. В. Яшин, В. С. Парфенов, В. Н. Стригин. - 2008113909/13; заявл. 08.04.2008; опубл. 10.09.2009, Бюл. № 25.
6. Яшин, А. В. Маслоизготовитель для фермерских хозяйств / А. В. Яшин, В. С. Парфенов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2007. - № 3. - С. 18.
7. Яшин, А. В. К вопросу определения потребной мощности маслоизготовителя / А. В. Яшин,
B. С. Парфенов // Вестник Саратовского государственного аграрного университета им. Н. И. Вавилова. - 2007. - № 6. - С. 70-72.
8. Стригин, В. Н. Разработка изготовителя масла периодического действия для фермерских хозяйств / В. Н. Стригин, В. С. Парфенов, А. В. Яшин, С. В. Стригин // Техника в сельском хозяйстве. - 2010. - № 1 - С. 8-10.
9. Стригин, С. В. Маслобойка для личных и подсобных крестьянских хозяйств / С. В. Стригин, В. С. Парфенов, В. Н. Стригин // Сельский механизатор. - 2007. - № 5. - С.47.
10. Парфенов, В. С. Новое в механизации производства сливочного масла для малых сельскохозяйственных товаропроизводителей / В. С. Парфенов, А. В. Яшин, В. Н. Стригин // Нива Поволжья. - 2010. - № 2(15) - С. 70-73.
11. Яшин, А. В. Основы методики моделирования маслоизготовителей / А. В. Яшин, В. С. Парфенов, В. Н. Стригин // Нива Поволжья. - 2009. - № 1(10) - С. 93-96.
12. Андрианов, Ю. П. Производство сливочного масла: справочник / Ю. П. Андрианов, Ф. А. Вы-шемирский, Д. В. Качераускис и др.; под ред. Ф. А. Вышемирского. - М.: Агропромиздат, 1988. - 303 с.
13. Вышемирский, Ф. А. Производство сливочного масла / Ф. А. Вышемирский. - М.: Агропромиздат, 1988. - 302 с.
14. Добролюбов, А. И. Скольжение, качение, волна / А. И. Добролюбов.- 2-е изд., испр. - М.: Едиториал УРСС, 2005. -160 с.
15. Добролюбов, А. И. Бегущие волны деформации / А. И. Добролюбов.-2-е изд., испр. - М.: Едиториал УРСС, 2003. -144 с.
UDK 637.2+631.242.34
CONTINUOUS BUTTER-MAKING MACHINE
V.S. Parphyonov, candidate of technical sciences, professor; A.V. Yashin, candidate of technical sciences, assistant professor; Yu.V. Polyvyany, post graduate student
FSBEE HPT «Penza SAA», Russia, e-mail:mail: [email protected]
The article deals with constructive technological scheme of the continuous butter-making machine which is new and it is capable of eliminating drawbacks of the previous device that is it will help to decrease energy costs in the process of churning butter and minimize the complexity of unloading.
Key words: running wave, continuous butter-making machine, churning mechanism, cream, butter.
References:
1. In the 1 half of 2013 18 countries-importers delivered 41072 tons of butter, dairy pastes and milk fat to Russia [Electronic resource] URL: http://www. oilworld. ru/news. php? view=241660 (date of access: 25.09.2013)
2. Pat. 2186487 of the Russian Federation, the ITUC А01J 15/00, 15/02, 15/06. Continuous butter-making machine / V.S. Parphyonov, V. P. Terushkov, V.V. Konovalov. No. 2000131021/13; Appl. 13.12.2000, publ. 10.08.2002, bul. № 22.
3. Pat. 61506 of the Russian Federation, the ITUC А01J 15/00. Continuous butter-making machine / V. A. Yashin, V. S. Parphyonov. No. 2006143958/22; Appl. 11.12.2006, publ. 10.03.2007, bul. № 7.
4. Pat. 2269890 of the Russian Federation, the ITUC А01J 15/00, 15/02, 15/04. Continuous butter-making machine / / V.P. Terushkov, V. S. Parphyonov, S. V. Strigin. - 2004123465/13; Appl. 29.07.2004, publ. 20.02.2006, bul. № 5.
5. Pat. 2366166 of the Russian Federation, the ITUC А01J 15/00. The device for making butter / V.A. Yashin, V. S. Parphyonov, V. N. Strigin. - 2008113909/13; Appl. 08.04.2008, publ. 10.09.2009, bul. № 25.
6. Yashin, A. V. Butter-making machine for farms / V.A. Yashin, V. S. Parphyonov // Mechanization and electrification of agriculture. - 2007. - № 3. - 18 p.
7. Yashin, A.V. To the question of definition of a required capacity of butter-making machine / V.A. Yashin, V. S. Parphyonov // Vestnik of Saratov state agrarian university. in the name of N. I. Vavilov. -2007. - № 6. - P. 70-72.
8. Strigin, V. N. Development of continuous butter-making machine for farms / V.N. Strigin, V. S. Parphyonov, A.V. Yashin, S.V. Strigin // Tekhnika v selskom khozyajstve. - 2010. - № 1. - P. 8-10.
9. Strigin, S.V. Butter churn for personal and family farms / S.V. Strigin, V. S. Parphyonov, V. N. Strigin // Selsky mekhanizator. - 2007. - № 5. 47 p.
10. Parphyonov, V. S. New things in mechanization of production of butter for small farm producers / V. S. Parphyonov, A.V. Yashin, V. N. Strigin // Niva Povolzhya. - 2010. - № 2(15). - P. 70-73.
11. Yashin, A.V. Basics of methods of modeling butter-making machines / V. A. Yashin, V. S. Parphyonov, V. N. Strigin // Niva Povolzhya. - 2009. - № 1(10). - P. 93-96.
12. Andrianov, Yu. P. Production of butter: guide / Yu. P. Andrianov, F. A. Vyshemirsky, D. V. Kacherauskis et.al.; edited by F. A. Vyshemirsky. - M: Agropromizdat, 1988. - 303 p.
13. Vyshemirsky, F. A. Production of butter / F. A. Vyshemirsky. - M: Agropromizdat, 1988. - 302 p.
14. Dobrolyubov, A. I. Slide, swing, wave / A. I. Dobrolyubov.- 2nd edition, corrected. - M: Editorial URSS, 2005. -160 p.
15. Dobrolyubov, A. I. Running waves of deformation / A. I. Dobrolyubov. -2nd edition, corrected. -M: Editorial URSS, 2003. - 144 p.
Нива Поволжья № 1 (30) 2014 91
