Модель процесса упругого последействия растительного сырья Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

вает опера-целого ком-роводности, ;тивности и |учих и вяз-ОІДИЙ конт-ІТОВЛЄНИЯ и

атериалов и эором типо-чной конст-

комплексов рых матери-^рушающего фиволиней-) исследова-ІЙ позволит установке в ях пищевой

(И

123.6:542.68

иска. Кроме прессов не латериала к ювания, на-с использо-собственно ста и выгруз-и, в которой [ывает до 16 )днако коль-ные преиму-ся в перера-и, в том чис-щих методов [едостаточно прессования )чной и раз-,ей асиммет-1Изводят раз-:ких уравне-

построения 1 кольцевом оцесс уплот-на опытном ттимальном го канала д,

где

/гтах, /гтіп — соответственно максимальное и минимальное расстояния между прессующими поверхностями рабочих органов пресса.

Параметры процесса уплотнения исследуемого материала варьировали в пределах: максимальное давление прессования ртгх = (38-5-90) МГІа; температура продукта Ї = (2(Н80)°С; его влажность № = =(9-И2)%. Для измерения текущего давления прессования и соответствующего ему угла поворота прессующего кольца использовали методы тензо-метрирования [7].

Анализ полученных диаграмм прессования сушеного свекловичного жома показал, что зависимость давления прессования продукта от угла поворота прессующего кольца может быть описана уравнением вида

р = а(рьёс,ррт (2)

где р, р1тх — соответственно текущее и заданное максимальное давления прессования;

<р :— угол поворота прессующего кольца; а, Ь, с — коэффициенты, характеризующие физико-механические свойства продукта.

В результате статистической обработки экспериментальных данных [8] было установлено, что значения коэффициентов а, Ь, с уравнения (2) в исследуемом факторном пространстве в значительной степени зависят только от величины максимального давления прессования рт1Х. Поэтому для построения расчетной диаграммы прессования сушеного свекловичного жома оказалось возможным использовать средние значения коэффициентов а, Ь, с, рассчитанных для двух диапазонов изменения максимального давления прессования, что сущест: венно упростило методику построения диаграммы прессования для исследуемого материала (таблица).

Таблица

Максимальное давление Эмпирические коэффициенты

МПа а Ъ с

Менее 50 193,16 2,626 -7,165

От 50 до 90 937,35 3,658 -8,732

Проверка адекватности уравнения (2) реальному процессу показала, что в исследованном факторном пространстве существенное отклонение расчетных значений давления прессования от экспериментальных отмечено лишь в начале и конце процесса уплотнения продукта.

Поскольку величина текущего давления прессования при этом не превышает (2-5-7) МПа при его конечном значении ртгх = (42-5-87) МПа, то вносимой за счет этого отклонения погрешностью построения диаграммы можно пренебречь.

ЛИТЕРАТУРА

1. Особое В.И. Технологические основы расчета рабочих органов машин для уплотнения сено-соломистых материалов: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. — Л., 1971. — 44 с.

2. Мачихин С.А. Реологические процессы и совершенствование тестоприготовительного оборудования пищевых производств: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. — М., 1975.

— 52 с.

3. Бородянский В.П. Разработка и исследование прессов для уплотнения сыпучих материалов пищевых производств: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. — М., 1985. — 46 с.

4. Машины и оборудование для прессования в сахарной промышленности / М.У. Кацнельсон и др. — М.: Машиностроение, 1980. — 240 с.

5. Кегелес В.Л. Исследование структурно-механических характеристик и разработка устройств для уплотнения внутренней прокаткой сушеного свекловичного жома: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Краснодар, 1979. — 24 с.

6. А.с. № 1243958. Однокольцевой брикетировочный пресс.

— Опубл. в Б.И. — № 26. — 15.07.86.

7. Тензометрия машин пищевых производств / М.У. Кацнельсон и др. — М.: Машиностроение, 1968. — 215 с. »

8. Батунер Л.М., Позин М.Е. Математические методы в химической технике. — Л.: Химия, 1979. — 824 с.

Кафедра теоретической механики Кафедра технологического оборудования пищевых производств

Поступила 16.11.94

[664.002.3:539.3 ].001.24

МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА УПРУГОГО ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

В.Л. КЕГЕЛЕС, В.Г. ЗАБУДСКИЙ

Кубанский государственный технологический университет

При уплотнении продуктов растительного происхождения определяющее значение для силового расчета технологического оборудования имеет поведение деформируемого материала под воздействием приложенной к нему нагрузки. При этом для описания процесса деформации продукта широко используют реологические уравнения состояния, получаемые при рассмотрении механических аналогов соответствующих материалов [1-3].

Однако при уплотнении продуктов на прессах-грануляторах, валковых и кольцевых прессах на их силовые характеристики влияет также упругое последействие уплотненного материала. От этого, в частности, зависит величина и направление равнодействующей усилия прессования [4].

Для получения математической модели процесса упругого последействия растительного материала воспользуемся механической моделью. Выбор модели может быть произведен путем анализа типовых кривых кинетики деформации растительного продукта [2, 4), который показывает, что при снятии нагрузки происходит частичное восстановле-

ИЗВЕСТИ?

ние толщины уплотненного продукта ("отдача”), состоящее из двух этапов — условно-мгновенного и растянутого во времени. В соответствии с этими этапами механический аналог растительного материала, моделирующий процесс упругого последействия, может быть составлен из последовательно соединенных элементов, имитирующих условномгновенную кч (тело Гука) и запаздывающую (эластичную) ка (тело Кельвина) ’’отдачу” [4].

При ’’отдаче” материала после мгновенного снятия нагрузки уравнения идеальных тел Гука и Кельвина имеют вид [1]

Таблица

к.. =

_1_

Р = К Ея + г)3

йк3

сИ

(1)

(2)

где

Е. —

соответственно модули мгновенноупругой и эластичной деформации; коэффициент вязкости упругого последействия.

Общая ’’отдача” полученной трехпараметрической механической модели растительного материала к определяется выражением

к = км + кг (3)

Для получения реологического уравнения, описывающего процесс упругого последействия на основе предлагаемого механического аналога, выразили ки, к3 через общую ’’отдачу” материала /г, исходное давление прессования и физико-механи-ческие характеристики Ем, Е3, г]э растительного материала

I

г,^ + (Ем + Е3)р = пэЕм^ + ЕиЕ3к. (4)

Решение уравнения (4) в общем виде возможно с применением ЭВМ [2]. Однако практический интерес представляет также его решение в случае, когда продукт выдерживался под постоянной нагрузкой. При этом уравнение (4) примет вид

+Е-Р. (5)

Ы Е, К________________

йг V. %ем

Решение зависимости (5) с учетом начальных условий можно записать в форме

Е„ + Е. _ЕЛ

к =

Е Е.

(1 + е ~^)р .

(6)

Для экспериментальной проверки равенства (6) использовали сушеный свекловичный жом, навеску которого весом 0,2 Н уплотняли в закрытой пресс-камере сечением 0,03x0,07 м. При этом параметры процесса уплотнения варьировали в пределах: давление прессования р = (40-5-100) МПа, температура продукта ? = (20-^60)°С, влажность '№= - (6-*-14)%. ’’Отдачу” жома к замеряли методами тензометрирования в течение 300 с после снятия нагрузки.

р, МПа Ьр . % й9 , % Д , % Ьр . % А, • % А ■ %

1Г=6%, /=20 °С №=6%, /=40 °С

40 77,13 79,40 -2,85 79,32 81,42 -2,58

60 79,49 81,20 -2,11 80,74 82,42 -2,04

80 80,27 82,40 -2,59 81,11 82,99 -2,27

100 81,85 83,30 •1.74 81,67 83,59 -2,30

№=10%, /=60 °С №=14%, /=40 °С

40 80,68 82,60 -2,32 81,21 82,67 -1,76

60 81,35 82,94 -1,80 81,56 82,95 -1,67

80 81,16 83,15 -2,40 82,14 83,17 -1,23

100 82,15 83,34 -1,43 82,41 83,44 -1,23

В результате эксперимента получили также значения мгновенно-упругого Ем и эластичного Ед модулей и коэффициента вязкости упругого последействия ?7Э [1] для всего исследуемого диапазона. Затем с помощью выражения (6) рассчитали величину ’’отдачи” жома (экспериментальные и расчетные значения ’’отдачи” продукта к приведены в таблице). Сравнение экспериментальных значений /г3 с расчетными к показало, что погрешность определения ’’отдачи ’ свекловичного жома по уравнению (6) не превышает 2,9%.

ВЫВОД

Для моделирования процесса упругого последействия растительного материала может быть использован механический аналог, состоящий из соединенных последовательно реологических элементов Гука и Кельвина.

Полученное реологическое уравнение с достаточной точностью описывает взаимосвязь напряжения в продукте с его ’’отдачей” во времени в зависимости от физико-механических свойств продукта и может быть использовано для силовых расчетов прессового оборудования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рейнер М. Реология. — М.: Наука, 1965. — 224 с.

2. Бородянский В.П., Кегелес В.Л. Реологическое уравнение состояния сушеного свекловичного жома / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1982. — № 5. — С. 94.

3. Сенцов В.И. Реологические свойства табачных отходов при их уплотнении / / Изв. вузов. Пищевая технология.

— 1994. — № 3-4. — С. 7.9.

4. Сенцов В.И., Бородянский В.П., Зуев П.Г. Реологическая модель и уравнение состояния растительного материала при прессовании / / Изв. вузов, Пищевая технология.

— 1986. — № 4. — С. 67.

Кафедра теоретической механики

Поступила 16.11.94

БИО

С.Ю. КСА Т.П. БАЖ

Кубанский

Цель р, венной б] родности дуцирова

ПЛОДОВ П{ Объект ные парт] жай 1991 на КрылЬ дарений Сопост ными дрл формироЕ зреваюиц щих — 1 цветения (буреющи после ук( созревай? ется. Так плодах, изменяет» масла Жп родность вании на Таким те же за! ной 6И0Х1 ности, чт< При хр тической жирного — средне андра в б венную I жиромас^ няет ее го

Продолжительность дозревания, сут

0 2,

30 2,

60 2,

90 2,

0 2,

30 2,

60