CC BY
11
асинхронного двигателя (ЛАД). Поэтому движение сепарируемого материала по фазе значительно отстаёт от индуктора. Это говорит о том, что для получения устойчивого колебательного движения сепарируемого материала под действием силы тяжести следует исследовать привод в малых частотах колебаний.
Литература
1. Аипов Р. С., Линенко А. В. Линейные электрические машины и линейные асинхронные электроприводы технологических машин. Уфа: Башкирский ГАУ, 2013. 308 с.
2. Свечарник Д. В. Электрические машины непосредственного привода: безредукторный электропривод. М.: Энергоато-миздат, 1988. 208 с.
3. Гончаревич И. Ф., Урьев Н. Б., Талейсник М. А. Вибрационная техника в пищевой промышленности. М.: Издательство «Пищевая промышленность». 1977. 278 с.
4. Заика П. М. Вибрационные зерноочистительные машины. Теория и расчёт. М.: Издательство «Машиностроение», 1967. 144 с.
5. Веселовский О. Н., Коняев А. Ю., Сарапулов Ф. Н. Линейные асинхронные двигатели. М.: Энергоагомиздат, 1991. 256 с.
6. Аипов Р. С., Акчурин С. В., Пугачёв В. В. Математическая модель вибропривода с линейным асинхронным двигателем // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2015. № 1. С. 58 - 63.
7. Аипов Р. С., Ашимова Л. И., Пугачёв В. В. Вибрационный сепаратор с линейным асинхронным электроприводом сложного колебательного движения деки // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2015. № 2 (34). С. 65 - 69.
8. Nasar S. A. Electromagnetic fields and forces in a linear induction motor, taking into account edge effects. «Proc. IEE» London, 1969, v. 116. № 4.
9. S. Yamamura, H. Masuda, H. Ito. Three-dimensional analysis of double sided linear induction motor with iron plate secondary -Trans. of Tokyo Section Meeting IEE Japan, № 254, Nov. 1977.
10. Boldea, I Linear Motion Electromagnetic Devices / I. Boldea. Taylor&Francis, 2001. 270 s.
Экспериментальные исследования аэратора-смесителя компостных буртов
Е.Г.Котов, магистрант, ИВ.Кокунова, к. т.н., ФГБОУ ВО Великолукская ГСХА, В А. Ружьев, к. т.н., ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский ГАУ
Одним из наиболее эффективных и экономически целесообразных приёмов утилизации отходов современных животноводческих комплексов является приготовление на их основе органических компостов. Компонентами производимых компостов могут служить разные составляющие, в том числе торф, солома, отходы деревообрабатывающей промышленности, органические отходы перерабатывающих производств и др. [1, 2]. Однако чаще всего в сельскохозяйственных предприятиях Северо-Западного региона РФ для производства компостов используется торф, запасы которого на данной территории значительны.Кроме того, торф обладает высокой влагоёмкостью, что даёт возможность утилизировать полужидкую фракцию навоза и применять для внесения получаемых на её основе твёрдых удобрений широкую линейку кузовных разбрасывателей [3, 4].
В результате биотермических процессов, протекающих в компостных буртах, происходит обеззараживание компостируемой массы от патогенной микрофлоры и гельминтов, минерализация и гумификация органических компонентов, что приводит к увеличению количества питательных элементов в доступной для растений форме. Исследованиями ряда ученых [5, 6] установлено, что при повышении температуры до 60 — 70°С в тор-фонавозных компостах в 2 — 5 раз увеличивается количество легкоподвижных форм азота и углерода. При компостировании происходит и изменение физико-механических свойств органической массы. Она становится более сыпучей, что облегчает
распределение удобрений по полю и повышает равномерность их внесения.
Для интенсификации процессов компостирования, сокращения сроков созревания компостов и повышения их качества необходимо насыщение органической смеси кислородом [2, 7]. Современные технологии компостирования предусматривают применение для этих целей специальных технических средств - аэраторов-смесителей компостных буртов. Сегодня производится большое количество разнообразных моделей таких машин, в основном это технические средства зарубежного производства или машины, выпускаемые по лицензии зарубежных компаний [8, 9]. Все они характеризуются высокой ценой, поэтому разработка отечественных аналогов аэраторов-смесителей является в настоящее время актуальной задачей.
Материал и методы исследования. На кафедре «Автомобили, тракторы и сельскохозяйственные машины» Великолукской ГСХА разработана действующая модель аэратора-смесителя компостных буртов, оснащённого ворошительным устройством, состоящим из двух смесительных барабанов со шне-ковой навивкой. Нижний барабан в центральной части снабжён бросающими лопатками изогнутой формы, позволяющими более эффективно отбрасывать обрабатываемую органическую массу по ходу движения машины и формировать новый рыхлый бурт.
Для обоснования конструктивно-режимных параметров аэратора-смесителя была разработана экспериментальная установка. Исследование проводили в научной лаборатории инженерного факультета Великолукской ГСХА. В качестве исходного материала была использована смесь торфа и навоза в соотношении 1:1 влажностью 50%.
Экспериментальная установка (рис. 1) состоит из рамы 1 арочного типа, верхнего 2 и нижнего 3 ворошительных барабанов, подающего транспортёра 4. Транспортёр приводится в действие цепной передачей 5 от электродвигателя мощностью 1,5 кВт (на рисунке не показан), а ворошительные барабаны - цепной передачей 6 от электродвигателя 8 мощностью 1 кВт.
На процесс аэрации влияют следующие факторы: конструктивные (зазор между ворошительными барабанами), физико-механические (влажность компостируемой массы), режимные (частота вращения ворошительных барабанов, скорость движения машины, т. е. скорость подачи массы в зону ворошения). В результате обработки априорной информации были выделены факторы, оказывающие наибольшее влияние на качественные и количественные показатели исследуемого процесса. К ним относятся (табл. 1): частота вращения ворошительного барабана ю, мин-1; скорость подачи органической массы к ворошительному устройству V м/мин. Влияние перечисленных факторов на процесс аэрации оценивается плотностью обработанной органической массы р, кг/м3.
Частота вращения ворошительных барабанов изменялась в диапазоне от 200 до 300 мин-1, а скорость подачи массы на ворошительные барабаны (скорость движения машины) - от 2,5 до 4,16 м/мин, что соответствует режимам работы наиболее широко применяемых в настоящее время машин.
Данные, полученные в результате эксперимента (табл. 2), были обработаны с использованием пакета программ статистического анализа «STAШRAPШCS СепШгюпХ^» (рис. 2).
Рис. 1 - Экспериментальная установка для изучения
процесса аэрации органической массы: 1 - рама; 2 - верхний ворошительный барабан; 3 - нижний ворошительный барабан; 4 - ленточный транспортёр; 5 -привод ленточного транспортёра; 6 -цепной привод ворошительных барабанов; 7 - натяжник; 8 - двигатель
Для определения качественных показателей работы аэратора-смесителя компостов было получено следующее уравнение регрессии: р = 693,667-25,5х1+28,17х-2,5х1х2-5,5х2-1,5x2, (1)
гдер - плотность компостируемой массы после перемешивания, кг/м3.
Для более детального изучения полученной поверхности отклика используем её двумерное сечение (рис. 3). Для этого проведём каноническое преобразование и получим следующую систему уравнений:
1. Факторы, уровни варьирования и интервалы
Фактор Условное обозначение Интервал варьирования Уровень варьирования
- 1 0 +1
Частота вращения ворошительных барабанов, мин-1 50 200 250 300
Рабочая скорость движения аэратора-смесителя, м/мин 0,83 2,50 3,33 4,16
2. Матрица планирования эксперимента
№ опыта ю V р Плотность обработанной органической массы, кг/м3
1 300 4,16 1 1 690
2 200 4,16 - 1 1 734
3 300 2,50 1 - 1 637
4 200 2,50 - 1 - 1 671
5 300 3,33 1 0 658
6 200 3,33 - 1 0 733
7 250 4,16 0 1 726
8 250 2,50 0 - 1 673
9 250 3,33 0 0 679
Рис. 2 - Поверхность отклика, показывающая зависимость плотности органической массы от частоты вращения ворошительных барабанов и скорости её подачи в зону ворошения
йу/йх! — 0; = 0;
с1у/йх1 = Ь1+Ь12Х2 + 2Ь11Х1; Ыу йх2 = Ь2+ Ь12Х± + 2Ь22Х2.
(2)
Решая данную систему уравнений, находим координаты центра поверхности отклика: х = -5,493; х2= 13,967.
Подставляя полученные значения в уравнение регрессии, находим значение плотности органической массы в центре поверхности отклика кг/м3. Найдем также значения коэффициентов регрессии в канонической форме:
В11 = -1,14; В22 = -5,86.
В канонической форме уравнение регрессии (1) примет вид:
- 960,42 = 1,14^ + 5,86Х22 (3)
или
XI
У—960,42 -1,14
+ ТЗ
У-960,42 -5,86
.
(4)
3. Характеристика двумерного сечения поверхности отклика плотности исследуемой органической массы
Координаты центра сечения Отклик в центре сечения по 7x8, кг/м3 Угол поворота оси координат а, град.
5,493 13,967 960,42 32°
Полученная поверхность отклика представляет собой эллиптический параболоид, в центре которого находится максимум при В.. < 0.
Результаты исследования. В результате проведённого анализа современных моделей аэраторов-смесителей компостных буртов отечественных и зарубежных производителей, а также данных
Рис. 3 - Двумерное сечение поверхности отклика плотности органической массы в зависимости от частоты вращения ворошительных барабанов и скорости подачи массы в зону ворошения
патентного поиска нами была разработана конструктивно-технологическая схема усовершенствованного аэратора для малых форм хозяйствования. По результатам лабораторных исследований, проведённых на экспериментальной установке, была выявлена зависимость плотности компостируемой органической массы от частоты вращения ворошительных барабанов х1 и скорости движения машины (скорости подачи массы в зону ворошения) х2. Плотность органической массы изменялась в пределах от 637 до 734 кг/м3. Для определения рациональных параметров работы машины было получено уравнение регрессии. При наименьшей плотности компостируемой массы 637 кг/м3, а следовательно, и наилучшей степени аэрации, частота вращения ворошительного барабана составляла 300 мин-1, скорость подачи массы к ворошительным барабанам - 2,5 м/мин, при этом количество бросающих лопаток на нижнем барабане составило 4 шт.
Вывод. Применение при производстве органических компостов аэраторов-смесителей позволяет сократить время получения готового продукта
и повысить его качество за счёт обогащения компостируемой массы кислородом и увеличения степени минерализации органического субстрата.
Оснащение нижнего ворошительного барабана проектируемого аэратора-смесителя изогнутыми бросающими лопатками способствует снижению плотности аэрируемой массы и ускорению протекания в ней микробиологических процессов.
Полученное уравнение регрессии позволяет определить рациональные параметры аэратора-смесителя компостов. Для лучшей аэрации компостируемой массы частота вращения воро-шительных барабанов должна быть наибольшей и соответствовать 300 мин-1 при скорости движения машины 2,5 м/мин.
Литература
1. Ковалев Н. Г., Малинин Б. М., Барановский И. Н. Традиционные органические удобрения и КМН на мелиоративных почвах Нечерноземья. Тверь: ЧуДо, 2003. 160 с.
2. Кокунова И. В., Решетов Д. Н., Немчинова Т. В. Основы производства качественных торфяных компостов и их удобрительная ценность //Инновационные процессы в науке и образовании: сб. стат. междунар. науч. -практич. конф. В 2 ч. Ч. 1. Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение».
2019. С. 127 - 129.
3. Котов Е. Г., Коротков С. Ю. Основные направления повышения качества внесения органических удобрений // Динамика взаимоотношений различных областей науки в современных условиях: сб. стат. междунар. науч. -практич. конф. Стерлитамак: АМИ. 2018. С. 168 - 170.
4. Торф в сельском хозяйстве Нечернозёмной зоны: справочник / В. Н. Ефимов, И. Н. Донских, Л. М. Кузнецова [и др.]; сост. В. Н. Ефимов. Л.: Агропромиздат, 1987. 303 с.
5. Александрова Л. Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. 288 с.
6. Миронов В. В., Хмыров В. Д. Влияние активной аэрации на интенсивность протекания биотермических процессов в компостируемой смеси // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2002. Т. 8. № 4. С. 668 - 671.
7. Кокунова И. В., Котов Е. Г. Технология производства органических компостов с применением аэраторов-смесителей // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 1. С. 34 - 37.
8. Кокунова И. В., Котов Е. Г., Решетов Д. Н. Техническое обеспечение инновационных технологий производства органических компостов на основе отходов животноводства // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 4. С. 49 - 54.
9. Котов Е. Г., Кокунова И. В., Ружьев В. А. Разработка классификации технических средств для производства органических компостов // Роль молодых учёных в решении актуальных задач АПК: сб. науч. трудов междунар. науч. -практич. конф. Санкт-Петербург-Пушкин: СПбГАУ. 2018. С. 179 - 182.
Интеграция технологических процессов производства органических удобрений и ремонтно-обслуживающей деятельности сельскохозяйственных предприятий
АМ.Бондаренко, д.т.н., профессор, Л.С.Качанова, д.э.н., Азово-Черноморский инженерный институт -филиал ФГБОУ ВО Донской ГАУ
Рациональное использование природных, материально-сырьевых, технико-технологических ресурсов в производственной деятельности сельскохозяйственных организаций не только не теряет актуальности, но и получает новые формы, методы реализации в целях получения ими наивысшего конечного результата. Одной из таких форм выступает интеграция технологических процессов производства продукции и обслуживающей деятельности [1, 2].
В настоящее время некоторые сельскохозяйственные предприятия в погоне за высокими урожаями сельскохозяйственных культур уделяют недостаточное внимание состоянию земельных, водных ресурсов, а также экологической обстановке на территории их расположения. В этой связи возникают взаимоувязанные проблемы: с одной стороны - падение почвенного плодородия в связи с недостаточным внесением органических удобрений, с другой - загрязнение окружающей среды от хранения органических отходов животноводства. Причины возникновения данных проблем кроются в сокращении численности сельскохозяйственных животных, а следовательно, в уменьшении ресурсно-сырьевой базы производства органических
удобрений и в отсутствии эффективных технологий переработки органических отходов и технических средств их реализации [3, 4].
Технические средства, обслуживающие техно -логические процессы производства органических удобрений, внесения органических и минеральных удобрений представляют соответствующую сельскохозяйственную и специализированную технику. Уровень приобретения данной техники резко сократился. Так, по отношению к 1990 г. численность тракторов сократилась в 6,3 раза, пресс-подборщиков - в 4,0 раза, машин для внесения твёрдых органических удобрений - в 19,7 раза, машин для внесения жидких органических удобрений - в 11,3 раза (табл. 1) [5]. Практически отсутствует в сельскохозяйственных предприятиях специализированная техника для реализации технологических процессов переработки органических отходов. Износ используемой техники достиг 45%, в работоспособном состоянии удаётся поддерживать лишь 50 - 60% машин от их наличия, а машинно-тракторный парк агропромышленного комплекса в настоящее время составляет 50% от технологически потребного количества [5].
Таким образом, на фоне уменьшения численности поголовья сельскохозяйственных животных, отсутствия требуемого количества исправно функционирующей техники, сокращения почвенного плодородия требуют особого внимания
