CC BY
19RAVNBochkareva YA.V. - Ryazan', 2018- S. 338-439. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38088218
6. StepanovA.F. Povyshenie posevnyh kachestv i hranenie semyan mnogoletnih malorasprostranyonnyh kormo-vyh kul'tur: monografiya /A.F. Stepanov, N.A. Prohorova. - Omsk. - Omskij GAU im. P.A. Stolypina. -2010. - 136 s. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28803736
7. Petrovec, V.R. Effektivnost' drazhirovaniya semyan saharnoj svekly v centrobezhnom drazhiratore / V.R. Petrovec, D.A. Miheev, V.P. Gnilozub//VESCI NACYYANAL'NAJAKADEMIINAVUKBELARUS. SERYYA AGRARNYH NAVUK. - 2020. - № 3. - S. 364-372. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43835372
8. Overman, A.R. Model of yield response of corn to plant population and absorption of solar energy /A.R Overman, R.V. Scholtz //Agricultural and Biological Engineering Department, University of Florida, Gainesville, FL. - 2011. T 6. - № 1. - P. e16117. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16644428
9. Smesitel' komponentov kombikorma. RF/ Saraev I.F., Konyaev N.V., Trubnikov V.N. Patent 156133, 2015 URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38362280
10. Rodimtsev, S.A. Evaluation of the noise level of impact systems in grain production / S.A. Rodimtsev, Y.A. Kuz-netsov, A.V. Kolomeichenko//Inmateh - agricultural engineering. - 2019. - P. 45- 54. URL: https:// www.elibrary. ru/item.asp?id=38208558
11. Suhanova, M.V. Perspektivy ispol'zovaniya smesitelej s elastichnymi rabochimi organami v predposev-nojobrabotke semyan/M.V. Suhanova, S.V Malinovskij//Sovremennyetendenciirazvitiyanaukiitekhnologij, 2017. - №1. - s.132-134. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28290207
12. Kupreenko, A.I. Automated distribution system of feed mixture by using feeding carriage / A.I. Kupreenko, K.M. Isaev, A.M. Grin //Inmateh - agricultural engineering - 2019. - T. 58 - № 2. - P. 239 - 246. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43236580
13. Sukhanova, M.V. Damage to seeds by t he working bodies of continuous machines / M.V. Sukhanova, V.P. Zabro-din // International journal of mechanical and production engineering research and development. -2019. - T. 8, № 5. - P. 373 - 380. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=40694807
14. Thomas, M. Physical quality of pelleted animal feed. 2. contribution of processes and its conditions / M. Thomas, D.J. Van Zuilichem, A.F.B. Van Der Poel //Animal feed science and technology - 1997. - Vol. 64, № 2 - 4: R. 173-192. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=408577
15. Christou, P. Biotechnology applied to grain legumes /P. Christou //Field crops research. - 1997. - V. 53, № 1-3. - P. 83-97. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=416495
16. Korolik, T.K. Thermophysical properties of fodder grass seeds / T.K. Korolik, V.A. Golubev, V.V. Kharitonov // Journal of engineering physics. - 1985. - V. 48. - № 6. - P. 718 - 721. URL: https://www.elibrary. ru/item.asp?id=27735298
17. Izmajlov, A.YU. Innovacionnye mekhanizirovannye tekhnologii i avtomatizirovannye tekhnicheskie si-stemy dlya sel'skogo hozyajstva / A.YU. Izmajlov, YA.P. Lobachevskij // Modernizaciya sel'skohozyajstven-nogo proizvodstva na baze innovacionnyh mashinnyh tekhnologij i avtomatizirovannyh sistem: Sb. dokl. XII Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. CH. 1. - M.: VIM. - 2012. - S. 31 - 44. URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=23739576
18. Zagorujko, M.G. Imitacionnoe modelirovanie parametrov shneka ekstrudera / M.G. Zagorujko, V.V. Va-sil'chikov, A.K. Mamahaj // Sel'skohozyajstvennye mashiny i tekhnologii. - T. 14. - № 4. - 2020. - S. 71 -77. URL:https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44391272
УДК 631 DOI 10.36508/RSATU.2021.49.1.016
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ
ОПАВШИХ ЛИСТЬЕВ
ГУБАНОВА Алина Дмитриевна, аспирант кафедры технологии металлов и ремонта машин, lina.gubanova.95@mail.ru
КОСТЕНКО Михаил Юрьевич, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии металлов и ремонта машин, km340010@rambler.ru
КОСТЕНКО Наталья Алексеевна, канд. техн. наук, доцент кафедры строительства инженерных сооружений и механики, kn340010@yandex.ru
ЛИПИН Владимир Дмитриевич, канд. техн. наук, доцент кафедры технических систем в АПК, patent@rgatu.ru
РЕМБАЛОВИЧ Георгий Константинович, д-р техн. наук, доцент, декан автодорожного факультета, rgk.rgatu@yandex.ru
Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А.Костычева © Губанова А. Д., Костенко М. Ю., Костенко Н. А., Липин В. Д., Рембалович Г К., 2021 г.
Проблема и цель. В осенний период времени накапливается опавшая листва в садах и парковых зонах. При этом распостраненные методы утилизации листвы, такие как запашка, мульчирование или транспортирование на свалку, являются недостаточно эффективными и не везде могут применяться, поэтому необходимо создать низкозатратный способ ее утилизации. Таким способом является преобразование листвы в удобрение путем ее экструдирования с добавлением специальных препаратов, которые способствуют быстрому разложению, насыщая почву полезными микроэлементами. Цель исследований - обоснование параметров экструдера для получения гранулированного органоминерального комплекса удобрений из опавших листьев.
Методология. Был проведен анализ существующих видов прессов и подобран оптимальный тип рабочих органов для утилизации опавших листьев. Была изготовлена лабораторная установка в виде шнекового экструдера. С целью подбора наиболее подходящего препарата для добавления в экструзию был проведен сравнительный анализ свойств самых востребованных препаратов. Предложен состав изготавливаемого минерально-органического комплекса. Представлена методика расчета производительности предложенного шнекового экструдера.
Результаты. Для исследований выбран оптимальный тип рабочих органов пресса, наиболее подходящий для утилизации листвы с помощью преобразования ее в экструзию. Шнековый экструдер способен обеспечить влажный способ прессования, что значительно облегчает процесс утилизации листьев, так как влажность исходного материала является значительным фактором. При прессовании исходная влажность смеси для прессования составляла 40-50 %, температура нагрева гранул менялась от 35 °С до 44 °С в зависимости от типа листьев. Удельные затраты энергии прессования колебались в пределах 0,123-0,156 кВт*ч/кг. Производительность экструдера составила около 14,5 кг/ час.
Заключение. Из исходных продуктов - опавших листьев, удобрений и гуматов получали конечный продукт органоминеральный комплекс для восстановления плодородия почвы. Для лучшего разложения полученных гранул при экструзии измельченных листьев добавляли гуматы марки Экорост и азотные удобрения КАС-32.
Ключевые слова: экструдер для опавших листьев, прессование, удобрение, гранулы.
Введение
В осенний период времени в садах и парковых зонах накапливается значительное количество опавшей листвы, которая представляет пожарную опасность, а также способствует распространению болезней и вредителей. В настоящее время существует несколько способов утилизации листвы: сбор и компостирование опавшей листвы, запахивание опавших листьев при междурядной обработке садов и гранулирование опавшей листвы для использования в виде горючих пеллет или гранул для повышения плодородия почв [8,13,20]. Несмотря на значительные затраты на гранулирование последний способ обладает рядом преимуществ, так как существенно сокращает затраты на транспортировку листьев, имеющих низкую объемную массу. Если рассматривать утилизацию опавшей листвы посредством преобразования ее в удобрение, то наилучшим способом может стать гранулирование и экструдирование [6,12]. Для выбора подходящего технического средства был проведен анализ существующих типов устройств.
Существует два способа прессования: влажный и сухой. Выбор наиболее подходящего способа для того или иного вида материалов зависит от изначальной его влажности [5]. Влажным способом гранулируют материал средней влажностью 35 %, гранулы получают на шнековых пресс-грануляторах. Если стоит вопрос о дальнейшем долгосрочном хранении, то такие гранулы необходимо высушить и охладить.
В пресс-грануляторах распространены следующие типы рабочих органов:
- формующие, у данного типа прессование осуществляется в закрытой камере, примером таких
прессов являются штемпельные и поршневые [6,9].
- вальцовые, в них прессующие вальцы ездят по матрице, проталкивая в фильеры материал [7,8,14]. Существует также валковый тип прессов, в которых прессование материала осуществляется за счет его попадания в зазор между ребристыми поверхностями двух вращающихся вальцов.
- экструзионные или выдавливающие, в таких прессах материал продвигается по камере при помощи шнека, затем возможны два варианта: в конце установлена решетка и гранулы получаются путем прохождения через ее фильеры, или постепенно уменьшается диаметр камеры прессования, тем самым материал спрессовывается и получается экструзия [15,19].
Рассмотрим более подробно принцип действия каждого типа пресса.
У вальцовых прессов с плоской матрицей наблюдается достаточно высокая степень прессования. Камера прессования в таких прессах выглядит следующим образом: к корпусу неподвижно крепится матрица с фильерами; в центре матрицы сделано отверстие, через которое проходит вал, передающий вращение от электродвигателя; на валу выше матрицы закреплены прессующие ролики, а ниже матрицы на валу закреплены ножи. Сверху через загрузочное окно поступает материал; ролики, проезжая по матрице, проталкивают материал в фильеры, затем нож срезает гранулы нужной длины. Рассматриваемый пресс имеет высокую производительность, но применим для материала с высокой степенью измельчения и влажностью исходного материала 9-16 %, поэтому листья в качестве прессующего материала нецелесообразно применять [14].
В валковых прессах два вращающихся навстречу валка с ячейками формируют гранулы. Гранулы, производимые по данной технологии, быстро теряют свою форму. Шестеренные грану-ляторы имеют аналогичный принцип действия, длину гранул регулируют с помощью ножа, устанавливаемого у основания, и оставляют равной 10-15 мм [12].
Для прессования растительных продуктов применяются штемпельные грануляторы. При работе штемпельного гранулятора наблюдается невысокая энергоемкость до 23 кДж и долговременное сохранение формы получаемых брикетов. Хотя чаще всего они применяется для прессования сено-соломистых материалов, но из-за низкой производительности и больших габаритов гранул не следует применять данное оборудование для утилизации листвы.
Для прессования опавших листьев высокой влажности предложено использовать экструдер. Данный тип экструдеров оборудован шнеком с переменной навивкой, а корпус имеет конусную часть с прессовальным каналом [15].
■■
1 - редуктор, 2 - шнек, 3 - корпус, 4 - прессовальный канал, 5 - загрузочное окно, 6 - навивка с переменным шагом Рис. 1 - Рабочие органы шнекового экструдера
Несмотря на общность законов уплотнения материала и конструктивную единую схему, шне-ковые экструдеры - наиболее подходящие для прессования листвы. Данные агрегаты могут совмещать сразу две операции: прессование и, при подаче азотосодержащей смеси, смешивание раствора с измельченной лиственной массой благодаря вращающемуся шнеку. К тому же этот способ более универсален, так как не нужно учитывать влажность поступающей листвы, а на свойства
прессования материала будет влиять консистенция поступающего связующего вещества. В результате использования данного агрегата получается лиственная экструзия, которая будет использоваться в качестве удобрения.
Методы и методики исследований
Для утилизации листвы был выбран способ преобразования в удобрение при помощи экстру-дирования. Однако экструзия из листьев в чистом виде (без примесей) имеет достаточно продолжительное время разложения, поэтому было принято решение добавить в экструзию препарат, который смог бы ускорить данный процесс [16,17,18]. Для этого можно использовать препараты, которые чаще всего используют при приготовлении компоста: Стернифаг СП, КАС-32, Экорост. Учитывая, что процесс преобразования листьев в экструзию сопровождается повышением температуры, биологически активный препарат Стернифаг СП, полученный на основе гриба Trichoderma 1пагаапит, не сможет работать при высоких температурах [1-4].
Препарат КАС 32 является жидким удобрением, в состав которого входят растворы карбамида (мочевина ^Н4С0з) и аммиачной селитры (нитрат аммония N^N03) с 32 %-м содержанием азота. Расход данного удобрения - 50 л/га, поэтому его использование экономически выгодно. Данный препарат считается одним из лучших, его реакция нейтральна, готовый раствор имеет прозрачный или желтоватый оттенок, плотность составляет 1,26-1,33 г/см3.
Экорост - раствор этого гуминового препарата обычно применяют при выращивание рассады, поливе газонов и сельскохозяйственных культур. Он улучшает приживаемость растений и способствует лучшему усвоению питательных веществ. Осенние подкормки данным препаратом повышают морозоустойчивость растений. Исследованиями установлено, что препарат Экорост подходит для ускорения разложения экструзии из опавших листьев [2,10,11].
Рассмотрим материальный баланс продуктов при утилизации опавших листьев (рис. 2). Для лучшего разложения полученных гранул при экструзии измельченных листьев добавляли гуматы марки Экорост и азотные удобрения КАС-32. Таким образом, из исходных продуктов: опавших листьев, удобрений и гуматов получали конечный продукт - органоминеральный комплекс для восстановления плодородия почвы (рис. 2).
Рис. 2 - Схема материального баланса продуктов при гранулировании опавших листьев
Рассмотрим методику определения производительности шнека экструдера, который используется для прессования лиственного материала. При работе описываемого экструдера из прессующегося материала (листьев) удаляется воздух и излишняя влага. Рассмотрим движение лиственного материала, прессуемого шнеком экструдера
(рис. 3) на примере движения на отрезке АВ материальной точки, обозначенной буквой С. Пусть она будет удалена от оси вращения на расстояние г. Тогда точка С будет совершать вращательное движение с угловой скоростью VI и поступательное движение со скоростью V2.
а б
расчетная схема; б - распределение скоростей движения частиц в прессующей камере Рис. 3 - Схема шнека в установке для гранулирования опавшей листвы
Из рисунка 3б видно, что результирующая скорость Vр будет находиться как корень из суммы квадратов VI и V2:
уР = 4п
2 +
(1)
Окружная скорость частицы на витке шнека равна
Частота вращения шнека определяется выражением
30<о
п = —
7Г
где ы - угловая скорость, рад/сек;
п - число оборотов шнека, об/мин. Осевая скорость частицы (вдоль оси шнека) равна
(3)
Для обеспечения гранулирования продукта необходимо выполнить следующее соотношение производительностей
П3>Пт>Пв; (7)
где Пз - производительность экструдера при загрузке листьев, кг;
Пт - производительность экструдера при транспортировке листьев шнеком массы, кг;
Пв - производительность экструдера при получении (выгрузке) гранул, кг.
Производительность шнека в режиме транспортировки и прессования запишем в виде следующих выражений.
Производительность экструдера при транспортировке листьев шнеком массы, кг
Пт = 3600Гл ■
Л
Кг,
(8)
где Е - площадь сечения потока, Рш =
(4)
где I - шаг витка шнека, м.
Подставим в формулу (4) значение п из формулы (3):
(5)
Подставив значение переменных VI и V2 из выражений (2) и (5) в формулу (1), получим
(6)
Анализируя полученное выражение, видим, что на скорость перемещения частиц в первую очередь влияет угловая скорость (частота вращения шнека), также значительное влияние оказывает средний радиус витка шнека и в меньшей степени шаг витка шнека.
D - внешний диаметр шнека, м; d - внутренний диаметр шнека, м; Y - плотность опавших листьев, кг/м3;
■л ' '
Vр - средняя осевая скорость массы листьев в шнековом экструдере, м/с ;
Кп - коэффициент прессования. Производительность шнекового экструдера при получении (выгрузке) гранул можно определить по формуле:
Пв= Збоо -г-Ра-Уе (9)
г- _ п-й-,2 т
где Рг- площадь сечения гранул, Рг = ——,
Dг - диаметр гранул, м;
Y - плотность полученных гранул из листьев, кг/м3;
V - скорость получения гранул, м/с .
а
плотность полученных гранул из листьев: 1) Y =1100 кг/
м3; 2) Y =1200 кг/м3; 3) Y =1300 кг/м3 Рис. 4 - Производительность шнекового экструде-ра в зависимости от скорости гранул
Если внутренняя часть цилиндрической поверхности имеет большую шероховатость, из-за чего сила трения имеет достаточно большие значения, то это приведет к тому, что лиственная масса перестанет совершать вращательное движение, а с помощью винтообразного шнека лиственная масса будет совершать только поступательное движение, продвигаясь по цилиндрической поверхности подобно движению гайки по винту. При вращении шнека его спиралеобразная обмотка начинает скользить по поверхности лиственной массы. Максимальное скольжение наблюдается по периферии и минимальное скольжение происходит у поверхности вала. Если же сила трения о внутреннюю часть цилиндра при движении лиственной массы будет минимальной, тогда лиственная масса будет вращаться вместе со шнеком, и поступательное движение не будет происходить [15].
1 - электрический провод; 2 - рукоятка; 3 - трос сцепления; 4 - редуктор; 5 - двигатель; 6 - бак с бактериальной жидкостью; 7 - заднее транспортировочное колесо; 8 - дозатор жидкости; 9 - шланг подачи жидкости; 10 - загрузочное окно экструдера; 11 - камера смешивания экструдера; 12 - камера прессования экструдера; 13 - выгрузочное окно; 14 - фланец; 15 -переднее транспортировочное колесо; 16 - редуктор Рис. 5 - Общий вид экспериментальной установки со шнековым экструдером
При исследовании данных процессов на экспериментальной установке (рис.5) оказалось, что движение прессующегося материала происходит следующим образом: часть вращается со шнеком, а часть осуществляет поступательное движение. Из этого можно сделать следующий вывод: в том месте, где снижается показатель вращательного движения VI, увеличивается V2 - показатель скорости поступательного движение; данное утверждение работает и в обратную сторону
Установка, представленная на рисунке 5, работает следующим образом: двигатель 5 передает вращение на редуктор 16, тот в свою очередь вращает шнеки экструдеров, установленные по обе стороны от редуктора. Поданные измельченные листья через загрузочное окно 10 поступают в камеру смешивания 11 вместе со специальным раствором, поступающим из бака 6. Полученная смесь шнеком с переменным шагом навивки продвигается по камере прессования 12 от цилиндрической части к конической части. Шнек с уменьшенным шагом завершает процесс прессования и готовая экструзия (гранулы) выходит через выгрузное окно 13. Цилиндрический корпус соединен с конусным, благодаря чему лиственная смесь, проходя конусную часть, прессуется, образуя экструзию, которая будет использована в качестве удобрения.
Первые два витка шнека выполняют в большей части только смешивающую и транспортирующую функцию, то есть обеспечивают беспрерывный поток лиственной массы к последнему витку. Последний виток имеет самый наименьший шаг навивки, поэтому он выполняют функцию прессования материала. Прессование лиственного материала осуществляется в тех местах, где происходит смена шага витка шнека от большего к меньшему.
Результаты исследований
Цель исследований - обоснование параметров экструдера для получении гранулированного орга-номинерального комплекса удобрений из опавших листьев. Для исследований выбран оптимальный тип рабочих органов пресса, наиболее подходящий для утилизации листвы с помощью преобразования ее в экструзию. Шнековый экструдер способен обеспечить влажный способ прессования, что значительно облегчает процесс утилизации листьев, так как влажность исходного материала является значительным фактором.
При экструдировании наблюдалось преобразование исходного материала в вязко-упругую субстанцию. Рассматриваемый экструдер для опавших листьев имеет следующие технические параметры:
- тип двигателя: электрический;
- мощность: 2000 Вт;
- привод: цепной;
- частота вращения шнека экструдера: от 160 об/мин.
В зависимости от длины прессующего канала изменялась плотность прессования. С одной стороны, недостаточная плотность прессования ведет к снижению прочности гранул, с другой стороны, это будет способствовать насыщению гра-
нул водой. Поэтому рациональная плотность составляет 600-900кг/м3. Исходная влажность смеси для прессования составляла 40-50 %. При прессовании температура нагрева гранул менялась от 35 °С до 44 °С в зависимости от типа листьев и исходной влажности. Удельные затраты энергии прессования колебались в пределах 0,123-0,156 кВт*ч/кг. Производительность составила около 14,5 кг/ час.
Заключение
Для утилизации листвы был выбран способ преобразования в удобрение при помощи экс-трудирования. Из исходных продуктов: опавших листьев, удобрений и гуматов получали конечный продукт - органоминеральный комплекс для восстановления плодородия почвы. Для лучшего разложения полученных гранул при экструзии измельченных листьев добавляли гуматы марки Экорост и азотные удобрения КАС-32. Рациональная плотность гранул составляет 600-900 кг/м3. При прессовании исходная влажность смеси для прессования составляла 40-50 %, температура нагрева гранул менялась от 35 °С до 44 °С в зависимости от типа листьев. Удельные затраты энергии прессования колебались в пределах 0,123-0,156 кВт*ч/ кг. Производительность экструдера составила около 14,5 кг/ час.
Список литературы
1. Богданчиков, И. Ю. Теоретические исследования и полевые испытания устройства для утилизации незерновой части урожая / Богданчиков И.Ю., Бышов Н.В., Бачурин А.Н. - Текст: электронный // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета имени П. А. Костычева. - 2013.- №1. - С. 44-48. - Рез. англ.
- Библиогр.: с. 45-46 (4 назв.). URL:https://www. elibrary.ru/item.asp?id=19960493
2. Богданчиков, И.Ю. Исследование биопрепаратов для ускорения процесса разложения пожнивных остатков на возможность их механизированного внесения / Богданчиков, И.Ю. - Текст : электронный // Вестник Совета молодых ученых Рязанского государственного агротехнологиче-ского университета имени П.А. Костычева. - 2019.
- № 1 (8). С. 59-65. Рез. англ. - Библиогр.: с. 63
- 64 ( 3 назв.) URL:https://www.elibrary.ru/item. asp?id=39226925
3. Богданчиков, И.Ю. Результаты исследований по вопросам дифференцированного внесения рабочего раствора в устройстве для утилизации незерновой части урожая / Богданчиков И.Ю. -Текст : Электронный // Вестник Совета молодых ученых Рязанского государственного агротехно-логического университета имени П.А. Костычева. -2019. - № 1 (8). - С. 59-65. Рез. англ. - Библиогр.: с. 60 - 62 ( 3 назв.). URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=43027279
4. Бышов, Н. В., Питание и стимуляция роста растений с помощью нанотехнологий/ Бышов Н. В., Чурилова В. В., Полищук С. Д. - Текст : электронный //Международный инженерно-технологический журнал. -2018.- Том 7, № 4.36.- Р. 231-236 URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37275669
5. Влияние скорости дождевания на эрозию почвенного субстрата/ Ольгаренко Г. В., Рязанцев А. И., Кузнецов А. В., Умаев Д. М., Безносюк Р.
-Dl
B., Костенко М. Ю. - Текст : электронный // Евразийский журнал биологических наук.- 2019.- Том 13(2).- С. 1221-1224 URL: https://www.elibrary.ru/ item.asp?id=41098188
6. Гриднев, П.И. Вопросы создания экологически безопасных технологий утилизации навоза / П.И. Гриднев. - Текст : электронный // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1994. - №11. - C. 11- 14. Рез. англ. - Библиогр.: с. 12 - 14 ( 4 назв.). URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=21666385
7. Кириленко, А. С. Структурное совершенствование вальцово матричных пресс-грануляторов с кольцевой матрицей/ Кириленко А.
C., Ковриков И. Т. // Технические науки - от теории к практике. 2012. №7-2. URL: https://cyberleninka. ru/artide/n/stmktumoe-sovershenstvovanie-valtsovo-matrichnyh-press-granulyatorov-s-koltsevoy-matritsey
8. Панов, Е. И. Уточнение напряженного состояния древесных опилок в зоне выдавливания гранулятора с кольцевой матрицей/ Панов Е. И., Полищук В. Ю., Ханин В. П. - Текст : электронный // Вестник ОГУ. 2015. №1 (176). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/utochnenie-napryazhennogo-sostoyaniya-drevesnyh-opilok-v-zone-vydavlivaniya-granulyatora-s-koltsevoy-matritsey
9. Полищук, В. Ю.. Определение сопротивления прессованию входной конической полости штемпельного пресса для грубых кормов / Поли-щук В. Ю., Межуева Л. В., Панов Е. И.. - Текст : электронный // Известия ОГАУ. - 2016. - №4 (60). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie-soprotivleniya-pressovaniyu-vhodnoy-konicheskoy-polosti-shtempelnogo-pressa-dlya-grubyh-kormov
10. Результаты изучения влияния биопрепаратов на ускорение разложения незерновой части урожая / Богданчиков И. Ю., Бышов Н. В., Бачурин А. Н., Есенин А. Н., Ткачева А. Н. - Текст : электронный // БИО Веб конференций 2019. Рецензируемое научное издание. - Рязань: Издательство Рязанского государственного агротехнологиче-ского университета имени П. А. Костычева, 2019. - Т. 17 - 2020-№00085. - С. 64-68. - Библиогр.: с. 65-67 (3 назв.). URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=19960493
11. Результаты исследований по вопросам дифференцированного внесения рабочего раствора в устройстве для утилизации незерновой части урожая /Богданчиков И.Ю., Бышов Н.В., Бачурин А.Н. - Текст : электронный // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. - 2016. № 4 (32). С. 73-78. - Рез. англ. - Библиогр.: с. 75-76 (2 назв.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28351842
12. Родина, Л.Н.. Обоснование параметров шестеренного пресса плунжерного действия для гранулирования комбикормов : специальность 05.20.01. «Технологии и средства механизации сельского хозяйства» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Родина Л. Н.; Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия. - Зерноград, 2005. - 140 с. - Библиогр.: 120 - 132 с. - Текст:
электронный URL:http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/ rsl01002751000/rsl01002751096/rsl01002751096. pdf
13. Современные технические средства для работы в садах / Бышов Н. В., Борычев С. Н., Успенский И. А., Гришин И. И., Кокорев Г. Д. Юхин И. А., Креков С. А., Шафоростов В.А.. - Текст : электронный // Научный журнал КубГАУ. 2017. №134. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-tehnicheskie-sredstva-dlya-raboty-v-sadah
14. Тензометрические исследования процесса прессования древесных гранул на грануляторе с плоской матрицей/ Попов А. Н., Любов В. К., Мюллер О. Д., Попова Е. И.. - Текст : электронный // Вестник Череповецкого государственного университета. 2015. №8 (69). URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/tenzometricheskie-issledovaniya-protsessa-pressovaniya-drevesnyh-granul-na-granulyatore-s-ploskoy-matritsey
15. Теоретическое обоснование энерго- и ресурсосберегающей конструкции шнекового пресс-экструдера для производства высококачественных кормовых продуктов/ Попов В. П., Мартынова Д.В., Антимонов С. В., Мартынов Н. Н., Межуева Л.В., Шахов В. А.. - Текст : электронный // Известия ОГАУ. 2017. №6 (68). URL: https://cyberleninka. ru/article/n/teoreticheskoe-obosnovanie-energo-i-resursosberegayuschey-konstruktsii-shnekovogo-press-ekstrudera-dlya-proizvodstva.
16. Arofi, S., Rahman, M., Shiragi, H., Alam, M., Islam, M., & Biswas, J. (2019). Aggregate Stability in Soils of Twelve Argo-ecological Zones of Bangladesh Based on Organic Carbon and Basic Cations. Annals of Bangladesh Agriculture, 23(2), 27-36. URL:https:// doi.org/10.3329/aba.v23i2.50053
17. Bogdanchikov I.Yu., Byshov N.V., Bachurin A.N., Esenin M.A., Tkacheva M.A. The Results of Studying the Effects of Biological Products on Accelerating the Decomposition of the not Grain Part of the Crop// BIO Web of Conferences 2019.- Vol. 17 - 2020-№00085 URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=43982114
18. Bogdanchikov, I.Y., Romanchuk, V.A. Digital technology for the disposal of the non-cereal portion of the crop as fertilizer// IOP Conference Series: Earth and Environmental Science- 421(4)-042008 URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42632691
19. Incompressible Model of Solids Conveying in a Single-Shibo Zhang, Valentinas Sernas Journal of Reinforced Plastics and Composites, vol. 21, 15: pp. 1399-1409. , First Published Oct 1, 2002. URL: https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.1177/07316 84402021015781
20. Roy, S., Rahman, M., Rahman, G., Miah, M., & Kamal, M. (2020). Structural Stability Under Different Organic Fertilizers Management in Paddy Soil. Annals of Bangladesh Agriculture, 23(1), 15-24. URL:https://doi.org/10.3329/aba.v23i1.51470
JUSTIFICATION OF PARAMETERS OF TECHNICAL EQUIPMENT FOR DISPOSAL
OF DANGERED LEAVES
Gubanova Alina D., Post-Graduate Student, Department of Metal Technology and Machine Repair, lina. gubanova.95@mail.ru
Kostenko Mikhail Yu., Dr. Sci., Professor of the Department of Metal Technology and Machine Repair, km340010@rambler.ru
Kostenko Natalya A., Cand. tech. Sci., Associate Professor of the Department of Construction of Engineering Structures and Mechanics, kn340010@yandex.ru
Lipin Vladimir D., Cand. tech. Sci., Associate Professor of the Department of Technical Systems in Agroindustrial Complex, patent@rgatu.ru
Rembalovich Georgy K., Dr. Sci., Associate Professor, Dean of the Faculty of Road Transport, rgk. rgatu@yandex.ru
Ryazan State Agrotechnological University named after P.A. Kostychev
Problem and purpose. In the autumn, fallen leaves accumulate in gardens and park areas. At the same time, common methods of foliage disposal such as plowing, mulching or transporting to a landfill are not effective enough and cannot be applied everywhere, therefore it is necessary to create a low-cost way of its disposal. This method is the transformation of foliage into fertilizer, by extruding it with the addition of special preparations that promote rapid decomposition, saturating the soil with useful microelements. The purpose of the research is to substantiate the parameters of the extruder for obtaining a granular organic-mineral complex of fertilizers from fallen leaves.
Methodology. An analysis of existing types of presses was carried out and the optimal type of working bodies for the disposal of fallen leaves was selected. On this basis, a laboratory installation was made in the form of a screw extruder. In order to select the most suitable drug for addition to extrusion, a comparative analysis of the properties of the most popular drugs was carried out. The composition of the produced mineral - organic complex is proposed. The technique for calculating the productivity of the proposed screw extruder is presented. Results. For research, the optimal type of working bodies of the press was selected, the most suitable for disposing of foliage by converting it into extrusion. The screw extruder is capable of wet pressing, which greatly facilitates the leaf utilization process, since the moisture content of the starting material is a significant factor. During pressing, the initial moisture content of the mixture for pressing was 40-50%, the heating temperature of the granules varied from 35 ° C to 44 ° C, depending on the type of leaves. Specific energy consumption for pressing ranged from 0.123 to 0.156 kW * h /kg. The extruder capacity was about 14.5 kg /h. Conclusion. From the initial products: fallen leaves, fertilizers and humates, the final product, an organomineral complex, was obtained to restore soil fertility. For better decomposition of the obtained
granules during the extrusion of crushed leaves, humates of the Ekorost brand and nitrogen fertilizers KAS-32 were added.
Key words: extruder for fallen leaves, pressing, extruder, fertilizer, granules.
Literatura
1. Bogdanchikov, I. YU. Teoreticheskie issledovaniya i polevye ispytaniya ustrojstva dlya utilizacii nezernovoj chasti urozhaya / Bogdanchikov I.YU., Byshov N.V., Bachurin A.N. - Tekst: elektronnyj //Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta imeni P. A. Kostycheva. - 2013.- №1.
- S. 44-48. - Rez. angl. - Bibliogr.: s. 45-46 (4 nazv.). URL:https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19960493
2. Bogdanchikov, I.YU. Issledovanie biopreparatov dlya uskoreniya processa razlozheniya pozhnivnyh ostatkov na vozmozhnost' ih mekhanizirovannogo vneseniya / Bogdanchikov, I.YU. - Tekst: elektronnyj // Vestnik Soveta molodyh uchenyh Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta imeni P.A. Kostycheva. - 2019. - № 1 (8). S. 59-65. Rez. angl. - Bibliogr.: s. 63 - 64 ( 3 nazv.) URL:https://www. elibrary.ru/item.asp?id=39226925
3. Bogdanchikov, I.YU. Rezul'taty issledovanij po voprosam differencirovannogo vneseniya rabochego rastvora v ustrojstve dlya utilizacii nezernovoj chasti urozhaya / Bogdanchikov I.YU. - Tekst: Elektronnyj // Vestnik Soveta molodyh uchenyh Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta imeni P.A. Kostycheva. - 2019. - № 1 (8). - S. 59-65. Rez. angl. - Bibliogr.: s. 60 - 62 ( 3 nazv.). URL: https:// www.elibrary. ru/item.asp?id=43027279
4. Byshov, N. V., Pitanie i stimulyaciya rosta rastenij s pomoshch'yu nanotekhnologij/ Byshov N. V., CHurilova V. V., Polishchuk S. D. - Tekst: elektronnyj //Mezhdunarodnyj inzhenerno-tekhnologicheskij zhurnal. -2018.- Tom 7, № 4.36.- R. 231-236 URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37275669
5. Vliyanie skorosti dozhdevaniya na eroziyu pochvennogo substrata/ Ol'garenko G. V., Ryazancev A. I., Kuznecov A. V., Umaev D. M., Beznosyuk R. V., Kostenko M. YU. - Tekst: elektronnyj // Evrazijskij zhurnal biologicheskih nauk.- 2019.- Tom 13(2).- S. 1221-1224 URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41098188
6. Gridnev, P.I. Voprosy sozdaniya ekologicheski bezopasnyh tekhnologij utilizacii navoza /P.I. Gridnev.
- Tekst: elektronnyj // Mekhanizaciya i elektrifikaciya sel'skogo hozyajstva. - 1994. - №11. - C. 11- 14. Rez. angl. - Bibliogr.: s. 12 - 14 ( 4 nazv.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21666385
7. Kirilenko, Aleksandr Sergeevich. Strukturnoe sovershenstvovanie val'covo matrichnyh press-granulyatorov s kol'cevoj matricej/Kirilenko Aleksandr Sergeevich, Kovrikov Ivan Timofeevich // Tekhnicheskie nauki- ot teorii k praktike. 2012. №7-2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/strukturnoe-sovershenstvovanie-valtsovo-matrichnyh-press-granulyatorov-s-koltsevoy-matritsey
8. Panov, Evgenij Igorevich. Utochnenie napryazhennogo sostoyaniya drevesnyh opilok v zone vydavlivaniya granulyatora s kol'cevoj matricej/Panov Evgenij Igorevich, Polishchuk Vladimir YUr'evich, Hanin Viktor Petrovich - Tekst: elektronnyj // Vestnik OGU. 2015. №1 (176). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ utochnenie-napryazhennogo-sostoyaniya-drevesnyh-opilok-v-zone-vydavlivaniya-granulyatora-s-koltsevoy-matritsey
9. Polishchuk, Vladimir YUr'evich. Opredelenie soprotivleniya pressovaniyu vhodnoj konicheskoj polosti shtempel'nogo pressa dlya grubyh kormov / Polishchuk Vladimir YUr'evich, Mezhueva Larisa Vladimirovna, Panov Evgenij Igorevich. - Tekst: elektronnyj//Izvestiya OGAU. - 2016. - №4 (60). URL: https://cyberleninka. ru/article/n/opredelenie-soprotivleniya-pressovaniyu-vhodnoy-konicheskoy-polosti-shtempelnogo-pressa-dlya-grubyh-kormov
10. Rezul'taty izucheniya vliyaniya biopreparatov na uskorenie razlozheniya nezernovoj chasti urozhaya / Bogdanchikov I. YU., Byshov N. V., Bachurin A. N., Esenin A. N., Tkacheva A. N. - Tekst: elektronnyj//BIO Veb konferencij 2019. Recenziruemoe nauchnoe izdanie. - Ryazan': Izdatel'stvo Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta imeni P. A. Kostycheva, 2019. - T. 17 - 2020-№00085. - S. 64-68. -Bibliogr.: s. 65-67 (3 nazv.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19960493
11. Rezul'taty issledovanij po voprosam differencirovannogo vneseniya rabochego rastvora v ustrojstve dlya utilizacii nezernovoj chasti urozhaya /Bogdanchikov I.YU., Byshov N.V., Bachurin A.N. - Tekst: elektronnyj // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta im. P.A. Kostycheva. - 2016. № 4 (32). S. 73-78. - Rez. angl. - Bibliogr.: s. 75-76 (2 nazv.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28351842
12. Rodina, Lyudmila Nikolaevna. Obosnovanie parametrov shesterennogo pressa plunzhernogo dejstviya dlya granulirovaniya kombikormov : special'nost' 05.20.01. «Tekhnologii i sredstva mekhanizacii sel'skogo hozyajstva» : dissertaciya na soiskanie uchenoj stepeni kandidata tekhnicheskih nauk / Rodina Lyudmila Nikolaevna ; Azovo-CHernomorskaya gosudarstvennaya agroinzhenernaya akademiya. - Zernograd, 2005.
- 140 s. - Bibliogr.: 120 - 132 s. - Tekst: elektronnyj URL:http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/rsl01002751000/ rsl01002751096/rsl01002751096.pdf
13. Sovremennye tekhnicheskie sredstva dlya raboty v sadah / Byshov Nikolaj Vladimirovich, Borychev Sergej Nikolaevich, Uspenskij Ivan Alekseevich, Grishin Ivan Ivanovich, Kokorev Gennadij Dmitrievich, YUhin Ivan Aleksandrovich, Krekov Svyatoslav Aleksandrovich, SHaforostov Vladimir Aleksandrovich. - Tekst : elektronnyj//Nauchnyj zhurnal KubGAU. 2017. №134. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-tehnicheskie-sredstva-dlya-raboty-v-sadah
14. Tenzometricheskie issledovaniya processa pressovaniya drevesnyh granul na granulyatore s ploskoj matricej/Popov Anatolij Nikolaevich, Lyubov Viktor Konstantinovich, Myuller Oskar Davydovich, Popova Evgeniya Igorevna. - Tekst: elektronnyj // Vestnik CHerepoveckogo gosudarstvennogo universiteta. 2015. №8 (69). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tenzometricheskie-issledovaniya-protsessa-pressovaniya-drevesnyh-granul-na-granulyatore-s-ploskoy-matritsey
15. Teoreticheskoe obosnovanie energo- i resursosberegayushchej konstrukcii shnekovogo press-ekstrudera dlya proizvodstva vysokokachestvennyh kormovyh produktov/Popov Valerij Pavlovich, Martynova Dar'ya Vladimirovna, Antimonov Stanislav Vladislavovich, Martynov Nikolaj Nikolaevich, Mezhueva Larisa Vladimirovna, SHahov Vladimir Aleksandrovich. - Tekst: elektronnyj//Izvestiya OGAU. 2017. №6 (68). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/teoreticheskoe-obosnovanie-energo-i-resursosberegayuschey-konstruktsii-shnekovogo-press-ekstrudera-dlya-proizvodstva.
16. Arofi, S., Rahman, M., Shiragi, H., Alam, M., Islam, M., & Biswas, J. (2019). Aggregate Stability in Soils of Twelve Argo-ecological Zones of Bangladesh Based on Organic Carbon and Basic Cations. Annals of Bangladesh Agriculture, 23(2), 27-36. URL:https://doi.org/10.3329/aba.v23i2.50053 17. Bogdanchikov I.Yu., Byshov N.V., Bachurin A.N., Esenin M.A., Tkacheva M.A. The Results of Studying the Effects of Biological Products on Accelerating the Decomposition of the not Grain Part of the Crop// BIO Web of Conferences 2019.- Vol. 17 - 2020-№00085 URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43982114
18. Bogdanchikov, I.Y., Romanchuk, V.A. Digital technology for the disposal of the non-cereal portion of the crop as fertilizer// IOP Conference Series: Earth and Environmental Science- 421(4)-042008 URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42632691
19. Incompressible Model of Solids Conveying in a Single-Shibo Zhang, Valentinas Sernas Journal of Reinforced Plastics and Composites, vol. 21, 15: pp. 1399-1409., First Published Oct 1, 2002. URL: https:// journals.sagepub.com/doi/pdf/10.1177/0731684402021015781
20. Roy, S., Rahman, M., Rahman, G., Miah, M., & Kamal, M. (2020). Structural Stability Under Different Organic Fertilizers Management in Paddy Soil. Annals of Bangladesh Agriculture, 23(1), 15-24. URL:https:// doi.org/10.3329/aba.v23i1.51470
УДК 631.356 DOI 10.36508/RSATU.2021.49.1.017
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИН С МОДЕРНИЗИРОВАННЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ
ЕВТЕХОВ Дмитрий Владимирович, аспирант кафедры технологии металлов и ремонта машин, evtechov2015@yandex.ru
БЕЗНОСЮК Роман Владимирович, канд. техн. наук, доцент кафедры технологии металлов и ремонта машин, romario345830@yandex.ru
КОДИРОВ Сайфиддин Тухтасинович, аспирант кафедры технологии металлов и ремонта машин, romario345830@yandex.ru
РЕМБАЛОВИЧ Георгий Константинович, д-р техн. наук, декан автодорожного факультета, rgk.rgatu@yandex.ru
ЖБАНОВ Никита Сергеевич, аспирант кафедры технологии металлов и ремонта машин, zbanovnikita25@gmail.com
Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева
Проблема и цель. В процессе уборки картофеля меняются почвенно-климатические условия, урожайность, свойства убираемых клубней и поэтому уборочный комплекс должен гибко реагировать на эти изменения. Это предполагает не только своевременную настройку рабочих органов, но и более широкие возможности современных картофелеуборочных машин. Цель - совершенствование картофелеуборочных машин на основе применения полимерных и композиционных материалов. Методология. Появление в бункере комбайна клубней с повреждениями, ушибами (потемнение мякоти) свидетельствует о значительных динамических нагрузках рабочих органов. Предлагаемый сепарирующий элеватор имеет гибкие композиционные прутки, которые взаимодействуют с об-резиненными роликами-интенсификаторами и при движении образуют волнообразную, постоянно меняющуюся поверхность. При поступлении картофельного вороха гибкие композиционные прутки прогибаются, причем чем больше масса поступающего картофельного вороха, тем больше величина прогиба прутков. При изменении почвенно-климатических условий значительная нагрузка приходится на органы выносной сепарации, поэтому увеличение производительности и снижение повреждений клубней является важной задачей. Для повышения эффективности работы продольной прямоточной пальчиковой горки был предложен многокулачковый встряхиватель с регулируемой частотой и амплитудой воздействия. Благодаря колебательным воздействиям полотна пальчиковой горки картофель приобретает дополнительную подвижность, что позволяет более полно использовать различия физико-механических свойств клубней и примесей.
Результаты. Применение сепарирующего элеватора с композиционными прутками увеличило се© Евтехов Д. В., Безносюк Р. В., Кодиров С. Т., Рембалович Г К., Жбанов Н. С., 2021 г.
