CC BY
16
В системе единиц длина—масса—время (ЬМТ) размерности этих величин соответственно представлены следующим образом:
Р-МЬ-1 Т-2; I -Ь; S1 -Ь2; S2—Ь2; ^'-Ь2; S2 — Ь2; Н-Ь; И—Ь; Q-Ь3T-1; d-Ь;
Рн —МЬ-3; V -Ь2Т-1.
Из двенадцати независимых размерностей составим одну безразмерную комбинацию. Соответственно связь между этими величинами можно записать как функцию вида
Ф (М", Ь", Т)=сош11, где аргумент функции безразмерный и стоящая справа постоянная величина также не имеет размерности. В аргументе все показатели степени можно, сохраняя его безразмерность, изменить в одинаковое число раз, в результате чего один из показателей может быть сделан равным единице. Наиболее удобно это осуществить для искомой величины.
Составим безразмерную комбинацию
(МЬ Т-2) * (М13) - Ь2) * Ь5 (Ь3Т-1) * (М2Т-1) * (Ь2 - Ь2) * Ь-4 * Ь * Ь и, следовательно,
Р * рн * (¿1' - ¿1) * Н4 * ё5 Ф ( 0 * V *(^2 - ¿2)* к * I ) = сош11'
откуда
P= C*
Q * V * (S2 - S2) * h * l ph*(s/- SJ)*H 4 * d5
Чтобы полученная зависимость полностью отражала необходимую закономерность, требуется экспериментальным путем определить величину коэффициента С.
Литература
1. Мельник Б. Е. Активное вентилирование зерна: справочник. М., 1986.
2. Дрогалин К. В. Об оптимальных технологических условиях вентилирования зерна в силосах //Труды /ВНИИЗ. М., 1963. Вып. 25.
3. Анискин В. И., Рыбарук В. А. Теория и технология сушки и временной консервации зерна активным вентилированием. М., 1972.
4. Авдеев А. В. Методология расчета промышленных зерносушилок //Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы) СЭТТ-2005: матр. второй междунар. науч.-практ. конф. М.: Издательство ВИМ, 2005. Т.1. С. 211-217.
5. Васильев А. Н. Проблемы оптимального управления сушкой зерна активным вентилированием //Современные энергосберегающие тепловые технологии: матер. 1-й междунар. науч.-практ. конф. М., 2002. С. 80-83.
6. Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности: учебно-справочное руководство. 3-е изд., перераб. и доп. М., 1988.
Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия, г. Зерноград_
18 октября 2006 г.
УДК 631.363.28.001.24
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПРОИЗВОДСТВА ЖИРООБОГАЩЕННЫХ КОРМОВЫХ ГРАНУЛ
© 2007 г. Ж.В. Матвейкина, Л.Н. Родина, И.Л. Маренич
Поисковые опыты гранулирования отходов маслосемян подсолнечника показали, что при формировании гранул под гидравлическим прессом из чистого сырья выжимается жир (масло подсолнечниковое). Следовательно, необходимо выбирать условия, при которых предел прочности гранул на сжатие (1,8-1,9 МПа) достигался бы при плотности готовых гранул 1000 кг/м3. Этому условию соответствует рациональное соотношение отходов подсолнечника (маслосемян) и наполнителя (табл. 1).
Проверка на длительность хранения осуществлялась контролированием качества жира в гранулах (прогорклость).
В результате опыта длительность хранения гранул из отходов подсолнечника и маслосемян по рецептам № 1 и № 3 составляет не менее 6 мес., а из отходов маслосемян по рецептам № 2 и № 4-9 мес. без признаков прогорклости жира.
Для определения зависимости площади межзубовой впадины от угла зацепления, смещения и модуля зубьев принята методика планирования
трехфакторного эксперимента при постоянном диаметре делительной окружности колес 240 мм.
Таблица 1
Сводная таблица рекомендуемого состава гранул
удельную объемную подачу или, учитывая плотность кормовой смеси, определить производительность гранулятора с двумя одинаковыми колесами.
№ п/п Соотношение компонентов Плотность гранул ± 10кг/м3 Предел прочности маслосемян, МПа
Диапазон Среднее
1 40 % отходов подсолнечника и 60 % ячменя 1000 1,78... 1,92 1,85±0,07
2 30 % отходов маслосемян и 70 % ячменя 1000 1,78... 1,93 1,85±0,09
3 35 % отходов подсолнечника и 65 % кукурузы 1000 1,83.1,97 1,90±0,07
4 20 % отходов маслосемян и 80 % кукурузы 1000 1,75.1,85 1,80±0,05
Для реализации использовали трехуровневый план 2-го порядка Бокса—Бенкина. Эффективность процесса зависит от момента образования замкнутого пространства под зубом и интенсивности сжатия корма. Интенсивность сжатия корма определяет момент времени, для которого характерно уплотнение корма до плотности, достаточной для вдавливания его в канал прессования. Чем раньше образуется замкнутое пространство под зубом, тем стабильнее процесс уплотнения корма.
В результате реализации плана получено уравнение регрессии:
У = 2,59+0,57Х1+0,32Х2+0,32Х3-0,06Х1Х2 + +0,12х1Х3-0,11Х2Х3+0,52Х12-0,65Х22-0,54Х32, где У — критерий оптимизации, см3/см.оборот; х1— угол эвольвентного зацепления колес; х2— модуль зуба; х3— коэффициент смещения.
Адекватность проверена по критерию Фишера:
На основании анализа поверхности отклика (рис. 1 и 2) можно рекомендовать: угол зацепления 10—12°; модуль зуба 1214 мм; коэффициент смещения исходного профиля 0,14—0,18.
Для расчетных целей уравнение преобразовано в именную форму
£=1,63-0,702 а + 1,1т+0,55 % -0,003 а т + +0,048 а % -0,055т % +0,02 а 2-0,04т2-2,16 %2.
Следовательно, условие максимальной подачи измельченных отходов подсолнечника в зону сжатия зубчатыми колесами описывается полученной математической моделью. Для конкретно принятых параметров зуба можно определить
Рис. 1. Поверхность отклика, характеризующая объем межзубовой впадины при коэффициенте смещения 0,16 в зависимости от модуля зуба (Х2) и угла зацепления (Х1)
з-
2,5
Объем
межзубовой 2
впадины,
см3 на 1 см1,5
ширины зуба 1_
0,5-
0
0,5
10 0,25
12 0 Смещение
Модуль зуба,мм 14 ■0,5 -0,25 профиля
Рис. 2. Поверхность отклика, характеризующая объем межзубовой впадины при угле зацепления 10° в зависимости от модуля зуба (Х2) и коэффициента смещения профиля (Х3)
В стандартном эвольвентном зацеплении высота головки зуба обычно равна модулю. Для прессующих колес, которые не передают крутящий момент, высота головки зуба может быть иная. Для увеличения площадки на торце зуба необходимо срезать часть головки и уменьшить коэффициент высоты головки зуба.
Начало образования замкнутого пространства под зубом наступает раньше для зубьев с полной высотой головки зуба (34о). Для зуба с
уменьшенной высотой головки замкнутое пространство образуется за 26о до межцентровой линии (рис. 3 и 4).
250
5 200
о ю
« 150 ч о
ÜÜ 100 ч га
о 50 с
0|
--А
10 15 20 25 30 35 40 Угол поворота, град
Рис. 3. Изменение величины площади под зубом в зависимости от угла образования замкнутого пространства до прохождения межцентровой линии поворота колес: — коэффициент Л=1,0; щ —коэффициент Н=0,5
го
о 4 .0
<ц 3
Р 2
О
1
0
\ ч \
\\ \\
\
\
10
20. . 30 40
Угол поворота, град
Рис. 4. Зависимость степени сжатия корма от угла поворота колес: — коэффициент Н=0,5; щ —коэффициент Н=1,0
Величина площади фигуры под зубом измеряется от момента образования замкнутого пространства под зубом до пересечения межцентровой линии. Начало образования замкнутого пространства под зубом наступает раньше для зубьев с полной высотой головки зуба (34о). Для зуба с уменьшенной высотой головки замкнутое пространство образуется за 26о до межцентровой линии.
Масса обособленной порции под зубом больше по величине для неполнопрофильного зуба (230 мм2, Н=0,5). Полнопрофильный зуб способен отсечь от общей массы значительную порцию корма (~ 120 мм2). Это подтверждает целесообразность применения на прессующих колесах зубьев с неполной высотой головки.
График (см. рис. 4) иллюстрирует изменение степени сжатия корма под зубом за период вращения колес от образования замкнутого пространства под зубом до прохождения межцентро-
вой линии. Сжатие корма в обоих случаях проходит с одинаковой интенсивностью, т. е. плотность в 1000 кг/м3 достигается для материала с исходной насыпной массой 360 кг/м3 за ~ 12о до межцентровой линии.
Это означает, что проталкивание материала начинается при одинаковых условиях для различных исполнений головки зуба.
Рис. 5 свидетельствует, что образование достаточной плотности корма при а =10о достигается за 5,5о до межцентровой линии.
„ 3500
-3 3000
20 30 40
Угол поворота, град
Рис. 5. Зависимость плотности корма от угла
поворота колес: — коэффициент Н=0,5; щ — коэффициент Л=1,0
Изменение площади под зубом, заполняемой кормом, описывается зависимостью:
— для колес с коэффициентом высоты головки зуба Н =1 и углом зацепления 10° при 34о > ф > 0 вида
£=4,1307 ф2-203,8 ф +2918,4, Л2=0,9811;
— для колес с коэффициентом высоты головки зуба Н=0,5 и углом зацепления 10° при 34о > ф > 0
£=2,9559 Ф 2-166,54 Ф +2700,7, Л2=0,9628.
Степень сжатия корма под зубом изменяется по зависимости:
— для колес с коэффициентом высоты головки зуба Н =1 и углом зацепления 10° при 34о > ф > 0
У=0,007х2-0,3954х+6,4175, Л2=0,9603;
— для колес с коэффициентом высоты головки зуба Н=0,5 и углом зацепления 10° при 34о > ф > 0
У=0,0098х2-0,485х+6,947, Л2=0,981.
Плотность корма под зубом возрастает по мере поворота колес от образования замкнутого пространства до прохождения межцентровой линии по зависимости:
— для колес с коэффициентом высоты головки зуба Н =1 и углом зацепления 10° при 34о > ф > 0 вида
У=2,9559х2-166,54х+2700,7, Л2=0,9628;
— для колес с коэффициентом высоты головки зуба Н=0,5 и углом зацепления 10 ° при 34о > ф > 0 вида
У=4,1307х2-203,8х+2918,4, Л2=0,9811.
Таким образом, для гранулирования отходов подсолнечника в смеси с измельченным зерном ячменя и кукурузы параметры зубчатых колес должны иметь следующие значения: т=13, а =10о, % =0, d=240 мм, И=0,5.
При этом:
- качественные гранулы с приемлемым уровнем прочности получаются с пределом прочности на сжатие в диаметральном направлении от 1,6 до 2,0 МПа при средней плотности гранул от 1000 до 1100 кг/м3 при соотношении основных компонентов в смеси: мука из полевых отходов подсолнечника 35-40% и наполнителя— 60-65 %. Для отходов маслосемян подсолнечника принято соотношение: отходы 20-30 %, наполнитель 70-80 %. Это позволяет получить гранулированные корма с необходимым сроком хранения до 9 мес.;
- удельная объемная подача смеси зубчатыми колесами моделируется регрессионным уравне-
Динамика продвижения воды по борозде зависит от водно-физических свойств почвы, уклона местности и удельного расхода в борозду [1-3].
На слабоводопроницаемых почвах скорость движения воды по длине борозды при расходе в борозду 0,5 л/с и уклоне местности 0,005, на отрезке от 20 до 100 м изменялась от 2,26 до 0,96 м/мин, а к концу борозды на участке 200250 м — 0,63-0,53 м/мин, при расходе 2,0 л/с на этих же участках была: 3,61 и 1,80 м/мин; 1,27 и 1,17, а при расходе 3,0 л/с— 5,44 и 2,61; 1,71 и 1,63 м/мин.
По мере увеличения расхода скорость движения воды увеличивалась, но даже при расходе 2,5 л/с скорости движения воды были невелики и явление ирригационной эрозии наблюдалось незначительное. Время добегания до конца борозды изменялось в зависимости от расхода в борозду: при расходе 0,5 л/с равнялось 410 мин. , при расходе 1,0 л/с— 237,5 мин., и минимальное было при расходе 3,0 л/с, равное 141 мин.
На уклонах 0,02-0,05 скорость движения воды значительно увеличивалась, время добегания соответственно уменьшалось.
Так, на уклоне 0,01 при расходе воды в борозду 1,5 л/с скорость увеличивается до 2,0 м/мин или до 0,15 м/с и продолжительность полива равняется 231,4 мин. На уклоне местности 0,05 и
нием второго порядка, которое позволяет определить рациональное сочетание параметров зубчатого венца: модуль зуба 13 мм, угол зацепления 10°, коэффициент смещения исходного профиля зуба равен 0;
- зависимость формы пуансона и упора, показателей процесса сжатия корма под зубом от коэффициента высоты головки зуба указывает на целесообразность увеличения торцевой площади головки зуба путем уменьшения ее высоты. Рекомендуемый коэффициент высоты головки зуба— 0,5.
Литература
1. Матвейкина Ж. В. Совершенствование технологий и технических средств обогащения кормов жиром: дис. ... канд. техн. наук. Зерноград, 2004..
г.
расходе в борозду 2,0 л/с скорость была равна 22,5 м/мин или 0,375 м/с, на других уклонах при этом же расходе 2,0 л/с, скорость была не более 0,30 м/с.
Следовательно, поливать даже на уклонах 0,01-0,02 можно струей соответственно 1,2-0,5 л/с, не вызывая явление ирригационной эрозии.
На основании выполненных исследований составлен алгоритм расчета экологически допустимых параметров элементов техники полива по бороздам (рис. 1).
Исходные данные: поливная норма Д.= 1000 м3/га; средняя скорость впитывания К0 =0,048 м/ч; показатель степени а = 0,49; расстояние между осями борозд а=0,8 м; уклон местности /=0,008; шероховатости борозд 0,04; заложение откосов т=1,5 и коэффициент, характеризующий боковое впитывание, % =2,5.
Порядок расчета:
1. Принимаем эрозионно-безопасную величину смыва: эрозия отсутствует при И01 = 0,18 мм; эрозия очень слабая И02= 0,25 мм; эрозия слабая И03 =0,72 мм.
2. Устанавливаем допустимый слой смыва с поливной борозды
_ к, • 10000
7 _ 4 .
Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия,
г. Зерноград_18 октября 2006
УДК 631.341
ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНИКИ ПОЛИВА ОТ УКЛОНА МЕСТНОСТИ
© 2007 г. М.В. Карпенко
