CC BY
22
автотракторостроении, но и на водном транспорте; транспорте горнодобывающей промышленности и других отраслях, в которых экологическим аспектам деятельности уделяется повышенное внимание.
Литература
1. Черенков В. Г. Клиническая онкология. - 3-е изд. - М.: Медицинская книга, 2010. - 434 с.
2. Европа отказывается от дизельных моторов. Официальный ресурс. Drive2ru / Режим доступа: https://www.drive2.ru/b/721798 (дата обращения: 05.09.2018).
3. Технический регламент таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств» ТР ТС 018/2011 (с изм. на 11 июля 2016 года).
4. Костюшин В.М. Газ-топливо, ухудшающее экологию // Автомобильная промышленность. - 2007. - №9. - С.11-12.
5. Kolbenev I.K., Kolpakov V.E., Soldatkin A.V. Hydrogen diesel fuel engine for application on a universal tractor // Hydrogen Energy Progr. VIII. 7-th World Hidrogen Energy Conf. 25-29 September, 1988. - M. vol. 3. - Florida, USA. - P. 2095-2104.
Literatura
1. Cherenkov V. G. Klinicheskaya onkologiya. 3-е izd. - M: Medicinskaya kniga, 2010. - 4634 s.
2. Evropa otkazivaetsa ot dizelnih motorov. Oficialmiy resurs: Drive2ru / Regim dostupa: https://www.drive2.ru/b/721798 (data obrashcheniya: 05.09.2018).
3. Tehnicheskiy reglament tamogennogo souza "O bezopasnosti kolesnih transportnih sredstv" TR TS 018/2011
4. Koustushin V.N. Gaz-toplivo, ehedshaushee ekologiuy // Avtomobulnaya promishlennost. -2007. - №9. - S. 11-12.
5. Kolbenev I.K., Kolpakov V.E., Soldatkin A.V Hydrogen diesel fuel engine for application on a universal tractor // Hydrogen Energy Progr. VIII. 7-th World Hidrogen Energy Conf. 25-29 sept., 1988. - M. vol. 3. - Florida, USA. - P. 2095-2104.
УДК 631.36
Канд. техн. наук В.И. ШАМОНИН (ИАЭП - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, e-mail: [email protected]) Канд. техн. наук А.В. СЕРГЕЕВ (ИАЭП - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Гл. специалист Г.А. ЛОГИНОВ (ИАЭП - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ МАШИНЫ ДЛЯ МОЙКИ КАРТОФЕЛЯ И КОРНЕПЛОДОВ
В современных условиях моечные машины в составе технологической линии не обладают в достаточной степени свойствами универсальности, мобильности и гибкости, что в целом приводит к неэффективному использованию оборудования. При мойке вороха различных видов корнеклубнеплодов (картофель, морковь и свекла столовые и др.) снижается качество выходной продукции, которое зависит от особенностей конструкции моечного барабана.
Необходимость создания универсальной моечной машины вызвана прежде всего увеличением ассортимента производимой продукции (до 4-5 видов сельхозкультур) и, следовательно, повышением ее годовой загрузки, что способствует в конечном итоге росту эффективности всего производства и выхода соответствующего качества получаемой готовой продукции.
Универсальность моечной машины позволяет увеличить годовую загрузку оборудования на 25-30 % и, соответственно, сократить его простои в работе [1, 2]. Установлено, что универсальная моечная машина имеет свою область эффективного применения. Например, в условиях мелкого индивидуального производства сельхозпродукции целесообразно использовать универсальное оборудование, особенностью которого является возможность обработки различных видов продукции в общих технологических потоках.
Цель исследования - обосновать рациональные параметры и режимы работы универсальной машины для мойки корнеклубнеплодов.
Материалы, методы и объекты исследования. На основании проведенного анализа гибких технологических процессов и оборудования линий в ИАЭП - ФИЛИАЛ ФГБНУ ФНАЦ ВИМ разработана универсальная моечная машина барабанно-щеточного типа для мойки сельхозпродукции (картофеля и корнеплодов столовых) для крестьянских и фермерских хозяйств при предреализационной подготовке 1-го класса и «экстра» класса качества с объемами производства 500-1000 т [3, 4]. Разработанную универсальную моечную машину при необходимости можно перестраивать в процессе работы (в течение рабочей смены) в зависимости от культуры, назначения, качества готовой продукции и требований потребителя. При этом уровень комбинирования по расчетам составляет более ^ ^о 5, что
делает процесс мойки наиболее эффективным [1, 2].
Рис.1. Универсальная моечная машина барабанно-щеточного типа: 1 - рама; 2 - приемный лоток; 3 - барабан моечный; 4 - щеточные вставки; 5 - профильные планки; 6 - домывающее устройство; 7 - ванна, 8 - выгрузной лоток; 9 - привод
В настоящее время разработанная универсальная моечная машина в составе линии для предреализационной подготовки картофеля и столовых корнеплодов прошла экспериментально-производственную проверку в крестьянском (фермерском) хозяйстве К(Ф)Х Ширалиев Сеймур Октай Оглы Ленинградской области (рис. 1).
Машина состоит из рамы 1 приемного лотка 2, барабана моечного 3 с щеточными вставками 4 и специальными С-образными профильными планками 5, домывающим устройством 6, ванны 7, выгрузного лотка 8 и привода 9.
Принцип работы моечной машины следующий: обрабатываемый материал (клубнекорнеплоды) через приемный лоток подаются в моечный барабан, который погружен в ванну с водой до определенного уровня. Поступая во внутрь моечного барабана, корнеклубнеплоды подвергаются активному воздействию щеток. При постоянной подаче материала и за счет самовытеснения корнеклубнеплоды продвигаются вдоль моечного барабана и выгружаются специальным черпаком в домывающее устройство и далее в выгрузной лоток.
Конструкция моечного барабана состоит из набора специальных С-образных профильных планок, установленных по всей длине, между которыми располагаются щеточные вставки в количестве 9 штук, имеющих разную длину щетины (на входе более жесткие, на выходе мягкие). На выходе барабана установлено выгрузное и домывающее устройство с двумя форсунками. Привод осуществляется через мотор-редуктор посредством цепной передачи на вал барабана.
Для обоснования рациональных параметров и режимов работы универсальной моечной машины были проведены экспериментальные исследования. При предварительных испытаниях определили значимые факторы и уровень их варьирования (табл. 1), которыми являются частота вращения моечного барабана А, угол его наклона В и подача исходного материала С. Материал исследования - картофель, морковь и свекла столовые.
Таблица 1. Уровни и интервалы варьирования факторов
Факторы Частота вращения барабана, мин-1 Подача исходного материала, т/ч. Угол наклона барабана
Нижний уровень (-) 10 0,5 +2,5
Основной уровень (0) 20 1 0
Верхний уровень (+) 30 1,5 -2,5
Критерием оптимизации является качество мойки, которое определялось по уравнению [5]:
(Т — (Т
8 = -^ • 100% —шах,
где аисх - загрязненность исходная, %;
сгост - загрязненность остаточная, %. Загрязненность исходная определялась:
а =
исх
т - ш3 т,
•100%,
где т - масса корнеклубнеплодов исходных, кг;
т - масса корнеклубнеплодов, отмытых вручную, кг. Загрязненность остаточная определялась по формуле:
а =
ост
т - т3
т,
•100% —>тт.
где т - масса корнеклубнеплодов, отмытых машиной, кг.
(1)
(2)
Качество мойки корнеклубнеплодов определяли после пропуска через машину не менее 30-50 кг исходного материала. Пробы брали за период времени накопления на выходе не менее 100 корнеклубнеплодов.
Результаты исследования. Основные показатели результатов экспериментальных исследований приведены в табл. 2.
Таблица 2 . Основные показатели результатов экспериментальных исследований
Частота вращения барабана, мин-1 (фактор А) Подача исходного материала, т/ч. (фактор В) Угол наклона барабана, град (фактор С) Исходная загрязненность, % Остаточная загрязненность, % Качество мойки, %
10 0,5 0 2,64 0,02 99,2
30 0,5 0 2,83 0,03 98,9
10 1,5 0 1,96 0,04 98,0
30 1,5 0 1,891 0,028 98,5
10 0,5 -2,5 2,84 0,03 99,0
30 0,5 -2,5 2,6 0,03 98,8
10 1,5 2,5 2,17 0,03 98,6
30 1,5 2,5 2,33 0,07 97,0
20 1 -2,5 1,78 0,01 99,4
20 1 -2,5 1,98 0,01 99,5
20 1 2,5 2,345 0,03 98,7
20 1 2,5 2,18 0,054 97,5
20 1 0 2,35 0,004 99,8
20 1 0 1,91 0,013 99,3
20 1 0 1,89 0,005 99,7
Экспериментальные данные обрабатывались с помощью статистического пакета STATGRAPHICS Plus. После удаления незначимых коэффициентов получили уравнение регрессии:
S = 99,4 - 0,3 4J4 - 0,42В - 1,0С - 0,36АС - 0,3ВС - 0,56С2. (4)
Графический анализ математической модели в виде поверхностей и их сечений для сочетаний факторов AB, AC, CB приведены на рис. 2,3,4.
Рис. 2. Поверхность отклика и её сечения при воздействии факторов B и С Фактор A на нулевом уровне
Рис.3. Поверхность отклика и её сечения при воздействии факторов A и С Фактор B на нулевом уровне
Рис.4. Поверхность отклика и её сечения при воздействии факторов A и B. Фактор C на нулевом уровне
Решение оптимизационной задачи по полученной математической модели (4) позволило получить оптимальные значения факторов (табл. 3), при которых достигается максимум зависимой переменной.
Таблица 3. Оптимальные параметры мойки корнеклубнеплодов
Factor Low High Optimum
Factor A -1,0 1,0 0,0524857
Factor B -1,0 1,0 -0,999996
Factor C -1,0 1,0 -0,608926
В результате экспериментальных исследований получены следующие оптимальные параметры и режимы работы универсальной моечной машины:
частота вращения барабана - А = 16 мин-1; угол наклона барабана - В = 1,5 град.; подача исходного материала - С = 1,0 т/ч.
Техническая характеристика универсальной моечной машины:
- производительность - до 3 т/ч;
- уровень шума - <70 Дб;
- питание - 380 В/50 Гц;
- мощность электродвигателя - 0,75 кВт;
- габаритные размеры (Д/Ш/В), мм - 2800/1100/1400;
- высота загрузки, мм - 1650, выгрузки, мм - 1000;
- диаметр барабана, мм - 800;
- длина барабана, мм - 1500;
-частота вращения вала моющего барабана, мин-1- 16 (регулируется в пределах 10-20);
- количество щеток (съемные), шт - 9;
- объем ванны, л - 200;
- масса, кг - 250 кг.
На основании проведенных экспериментальных исследований получены следующие основные технико-эксплуатационные показатели (табл. 4).
Таблица 4. Основные технико-эксплуатационные показатели универсальной моечной
машины
Показатели Морковь Свекла (редька и др.) Картофель
Производительность моечной машины, т/ч 1 1,5 2-3
Средняя масса выделенных
загрязнений от состояния
исходного вороха, % кг/т 3-6 22,2 1-3 15,4 1-3 7,5
Годовой объем производства (за сезон), т 140 120 (60) 40
Трудозатраты, чел-ч/т
(в составе технологической 7 4,7 2,3-3,2
линии)
Расход воды, л/т 44,4 30,8 10-20
смену, л 400 400 200-400
Расход электроэнергии, кВт-ч/т 0,75 0,5 0,38-0,3
Основные экономические показатели универсальной моечной машины в составе гибкой технологической линии представлены в табл. 5.
Таблица 5. Основные экономические показатели универсальной моечной машины в составе гибкой технологической линии
Показатели Морковь Свекла (редька и др.) Картофель
Средняя закупочная цена продукции (вороха), руб./кг 8 (15) 9 (16) 12(20)
Средняя цена реализации мытой продукции, руб./кг 14,5 (19-23) 15 (18) 17-20 (27)
Средняя прибыль, руб./кг 2-3 2-2,5 3-5
- средние цены (в скобках) представлены в осенний и весенний периоды закупки и реализации готовой продукции в зависимости от упаковки
Выводы. Таким образом, разработанная универсальная моечная машина позволяет проводить предреализационную подготовку в составе гибких технологических линий картофеля и столовых корнеплодов «экстра класса» качества в условиях крестьянских и
фермерских хозяйств и обеспечить высокий уровень комбинирования (фк Экономический эффект от реализации после предреализационной подготовки картофеля и столовых корнеплодов составляет от 2 до 5 руб/кг готовой продукции (в зависимости от вида культуры и вида упаковки), срок окупаемости технологического оборудования - 1 год при объеме переработки не менее 500 т. При этом показатель качества мойки корнеклубнеплодов составил в среднем 98,8%.
Литература
1. Редькин А.К., Шадрин А.А. Гибкие технологические процессы лесоперерабатывающих цехов // Лесной вестник. - 2006. - №1 (43). - С.65 - 71.
2. Шадрин А.А. Технология и проектирование гибких лесоперерабатывающих процессов лесозаготовительных предприятий: автореферат дис... на соискание ученой степени доктора техн. наук - М., 2009.
3. Шамонин В.И., Сергеев А.В., Логинов Г.А. Гибкая технологическая линия предреализационной подготовки картофеля и столовых корнеплодов // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2017. - Вып. 93. - С.77-83.
4. Устроев А.А. Захаров А.М., Логинов Г.А. Технологическая линия мойки картофеля // Техника и оборудование для села. - 2016 - №6. - С.34-36.
5. Орешин Е.Е., Логинов Г.А., Устроев А.А. Теоретические и экспериментальные исследования мойки картофеля в барабанной мойке машины // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
- 2014. - Вып. 85. - С.36-45.
Literatura
1. Red'kin A.K., Sрadrin A.A. Gibkie tekhnologicheskie processy lesopererabatyvayushchih cekhov // Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta - Lesnoj vestnik. - 2006. - №1 (43). - P. 65-71.
2. Sрadrin A.A. Tekhnologiya i proektirovanie gibkih lesopererabatyvayushchih processov lesozagotovitel'nyh predpriyatij: avtoreferat dis... na soiskanie uchenoj stepeni doktora tekhn. nauk. M.: Mosk. gos. in-t lesa, 2009.
3. Shamonin V.I., Sergeev A.V., Loginov G.A. Gibkaya tekhnologicheskaya liniya predrealizacionnoj podgotovki kartofelya i stolovyh korneplodov // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. - 2017.
- № 93. - P. 77-83.
4. Ustroev A.A. Zaharov A.M., Loginov G.A. Tekhnologicheskaya liniya mojki kartofelya // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. - 2016. - № 6. - P.34-36.
5. Oreshin E.E., Loginov G.A., Ustroev A.A. Teoreticheskie i ehksperimental'nye issledovaniya mojki kartofelya v barabannoj mojke mashiny // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. - 2014. - № 85.
- S.36-45.
УДК 519.68:532.7:541.182.41
Аспирант И.И. УСМАНОВ
(Университет ИТМО, [email protected])
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНА ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ МЯСНОГО СЫРЬЯ ВДОЛЬ ШНЕКОВОГО КАНАЛА ВОЛЧКОВ
Все более высокие требования к конструктивным, энергетическим и эксплуатационным характеристикам технологического оборудования пищевой промышленности и параметрам осуществляемых процессов, ставят задачу его совершенствования в ряд весьма актуальных. Широкое применение таких процессов, как резание, прессование, каландрование, экструзия, транспортирование и ряд других, делает решение задачи оптимизации шнековых механизмов, являющихся для них базовыми, чрезвычайно значимым.
Вопросам измельчения мясного сырья и других пищевых материалов посвящено значительное количество работ. Наряду с системным рассмотрением обобщенных процессов, осуществляемых в волчках и мясорубках, не нашла достаточного отражения задача определения закона распределения давления вдоль винтовой поверхности шнека с переменным шагом.
Процесс течения различных материалов, таких, как неньютоновские жидкости, упруго-вязко-пластические и твердообразные среды в каналах шнековых нагнетателей описан целым рядом исследователей. К основным, касающимся существа поставленной
