Энергетические показатели мобильного смесителя компонентов компоста Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 631.86

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МОБИЛЬНОГО СМЕСИТЕЛЯ КОМПОНЕНТОВ КОМПОСТА

€> 2013 г. Т. Ф. Самойлова

Рассмотрены теоретические и экспериментальные зависимости энергетических показателей на привод рабочих органов мобильного смесителя при производстве компостов в полевых условиях. Получены теоретические зависимости для определения энергетических показателей.

Ключевые слова: смешивание, компост, мощность, солома, полужидкий навоз.

Power indicators on the drive of working bodies of the mobile mixer by production of composts in field conditions are considered. Theoretical dependences for definition of power indicators of the mobile mixer operation are received.

Key words: mixing, compost, capacity, straw, semi-fluid manure.

Основными компонентами производства компостов на юге Российской Федерации являются полужидкий навоз и солома. При технологии приготовления компоста в полевых условиях предусматриваемого наличия технологической площадки возле скирда соломы, что полностью исключает транспортировку и значительно уменьшает расстояние перевозки компоста к местам его внесения. Производство компоста в полевых условиях возможно на базе существующих машин, но качество полученной органоминеральной смеси не будет соответствовать предъявляемым требованиям для получения высококачественного органоминерального удобрения с заданными физико-химическими показателями, ввиду отсутствия точного дозирования компонентов [1].

В АЧГ АА разработан мобильный смеситель компонентов компоста на базе разбрасывателей удобрений типа ПРТ, устройство которого представлено на рисунке 1. В кузове 3 установлен корпус 5 с расположенной в нем смесительной камерой с лопастным барабаном 6, счесывающим транспортером 4. В передней части рамы установлен фекальный насос 1 с приводом от ВОМ трактора. Нагнетательный патрубок насоса соединен с нагнетательной трубой 2 лопастного барабана, а вса-

сывающий патрубок - через задвижку 9 с емкостью для полужидкого навоза. Лопастной барабан выполнен в виде полого вала с лопатками 7. Счесывающий транспортер 4 можно устанавливать под различным углом к горизонту, регулируя тем самым толщину слоя соломы, подаваемой в смесительную камеру [2].

Технологический процесс заключается в следующем: дозированный слой соломы, подаваемый донным транспортером 8, со смесью полужидкого навоза и минеральных удобрений, подаваемых насосом от транспортно-технологической машины, смешиваются в смесительной камере и выбрасываются лопатками барабана через дефлектор на площадку, формируя бурт компоста заданных размеров.

Основным технологическим параметром мобильного смесителя являются затраты мощности на привод рабочих органов.

Целью данной работы явилось определение энергетических показателей на привод рабочих органов мобильного смесителя компонентов компоста. В задачи исследования входило теоретическое описание процесса определения энергетических показателей на привод рабочих органов мобильного смесителя компонентов компоста и их экспериментальное определение.

Рис. 1. Мобильный смеситель компонентов компоста (наименование позиций - в тексте)

Мощность, необходимая для смешивания компонентов компоста и выброса смеси из барабана смесителя для формирования бурта, складывается из следующих составляющих:

^общ = + Л/2 + Л/3, (1)

где N1 мощность на подачу сломы в барабан смесителя, кВт;

N2— мощность на подачу полужидкого навоза в барабан смесителя, кВт;

М? - мощность на привод барабана мобильного смесителя, кВт.

Мощность на подачу соломы донным транспортером из кузова ПРТ-16 будет складываться из мощности №тр> необходимой на преодоление жесткости ленты и сопротивления перемещению соломы, и МОЩНОСТИ Ытр, необходимой для преодоления трения соломы о борта кузова.

^1 ^пер "I" (2)

^пер = 9,81 ■ (2с0,2ЬДшТр ■ /с, (3)

где (}с- производительность установки по подаче соломы, кг/с;

Лд тр- длина донного транспортера, м; к — коэффициент, учитывающий сопротивление барабанов, перегибы ленты и т.д., принимаем к = 1,2.

Л/тр Н і'д.трРсОлА^І^ДТ'і (4) где Н - высота соломы на транспортере, м; ІЛ - коэффициент трения соломы

о борта кузова;

к1 - коэффициент подвижности соломы;

17дт - скорость донного транспортера, м/с.

На рисунке 2 представлена теоретическая зависимость мощности, необходимой для подачи соломы от изменения скорости донного транспортера и высоты слоя соломы.

Из представленного видно что при увеличении открытия окна подачи соломы (Нс) и скорости донного транспортера мощность, используемая на подачу соломы, увеличивается.

Мощность, необходимая для привода центробежного насоса, подающего полужидкий навоз в смесительный барабан, определяется по формуле

N = (5)

^ 1000?7Н 4 7

где (}пи - производительность подачи

полужидкого навоза;

Ри - напор подачи жидкости у насоса, Па; принимаем Р=0,2 - 0,3 МПа;

г]п - КПД насоса; принимаем Ц\\ = 0,80-0,85.

Подача полужидкого навоза зависит от влажности исходных компонентов компоста - соломы и полужидкого навоза, (при достижении влажности компоста 70% должно соблюдаться их соотношение: 1:4). Поэтому при увеличении подачи соломы необходимо увеличивать подачу полужидкого навоза, что приводит к увеличению мощности насоса (рис. 3).

Рис. 2. График зависимости мощности, необходимой для подачи соломы от скорости донного транспортера и высоты слоя соломы: 1 - Н = 0,3 м; 2 - Н = 0,4 м; 3 - Н = 0,5 м

Рис. 3. График зависимости мощности на привод насоса для подачи полужидкого навоза от подачи соломы в барабан смесителя: 1 - 0,075 /с; 2 - 0,112 м/с; 3-0,15 м/с

Мощность, необходимая для привода лопастного вала смесительной камеры, уа - абсолютная скорость движения определяется из выражения смеси в барабане, м/с.

N = Г ■ иа, (6)

где F - сила, необходимая для работы F = та)2Г;, (7)

барабана смесителя, н;

2г -цд СОБ <р-д БШф4 2

2 [гсо

) +Оп)2,

(8)

где ш - угловая скорость вращения вала смесителя, об/с;

Ф - угол поворота лопатки;

Г[ - радиус сегмента раоочего участка барабана, м.

Подставляя в формулу (6) выражения (7) и (8), получим

= то>2г,

1~11д соъ (р-д ът(р

2(лсо

) + (.тУ,

(9)

где ш - масса смеси соломы и полужидкого навоза, находящаяся в барабане смесителя, которая вычисляется по формуле

та = <? Я п =Я ■ п №2-г2)(<р-зт<р)

III ^сег°/\тгсм ДТ АхМ 9 5

где 8Сег- площадь рабочей площади

(сегмента) барабана-смесителя, м"; Я - радиус лопатки, м; г - радиус нерабочей части лопатки, м; со - угловая скорость вращения вала смесителя, об/с;

Ф - угол поворота лопатки.

Теоретическая зависимость мощности, необходимой на привод лопастного вала смесительной камеры, представлена на рисунке 4.

N06,кВт

14

12

10

8

6

4

2

0

1

1 '

** 2

_ _, —♦

I СП

28.26

37,68

47.1

Рис. 4. График зависимости мощности, необходимой для выброса смеси из барабана смесителя, от частоты вращения вала барабана:

1 - ф - 240°; 2 - <р = 210°; 3 - ф = 180°

Подставляя в формулу (1) выражения Изменение теоретической мощности,

(3), (4), (5) и (9), получим теоретическую потребной для работы мобильного смеси-

зависимость определения общей мощности теля при изменении подачи соломы, пред-

на привод рабочих органов мобильного ставлено на рисунке 5.

смесителя.

^общ = 9,81 ■ (2сО,2Ь ■ к + Я2Lpcoлд/(:1l;дт + н +

1000т7н

+т(о2 г.

■ц.д со5(р-д эт ср 36

) +(тУ-

(п)

N0614, кВт 25

0,3 0,4 0,5 м

Рис. 5. График общей мощности, необходимой для работы мобильного смесителя компонентов компоста при изменении подачи соломы

1 - 0,075 м/с; 2 - 0,112 м/с; 3 - 0,15 м/с

Из рисунка 5 видно, что суммарная мощность увеличивается с увеличением подачи соломы в смесительную камеру и скорости донного транспортера. Чем больше подается соломы, тем больше должно подаваться полужидкого навоза, а значит больше и расход мощности на сме-

шивание и выброс смеси на площадку для формирования бурта.

Результаты экспериментальных исследований по определению энергетических показателей ТТМ для приготовления органоминеральных смесей приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты экспериментальных исследований по определению энергетических показателей ТТМ при производстве органоминеральных смесей

Режим работы Мощность (N1) и частота вращения (п, об./мин) рабочих органов машины

Ыс\М Пт їм 1Чсб Псб N.. Пс

Холостой ход 12,9 1000 5,5 450 1,7 270

Рабочий ход 22,1 1000 9,2 450 5,2 270

Из таблицы 1 видно, что увеличение суммарной мощности на рабочем ходу происходит с 12,9 до 22,1 кВт. Причем мощность на привод смесительного барабана N06 увеличивается до 9,2 кВт из-за поступления в смесительную камеру полужидкого навоза и выброса через дефлектор органоминеральной смеси. Удельная потребляемая мощность составила

1,1 кВт ч/т. А с учетом мощности, затрачиваемой на подачу полужидкого навоза (до 18,7 кВт), удельная потребляемая мощность составила 2,3 кВт ч/т. Следовательно, энергетические показатели работы мобильного смесителя компонентов компоста в полевых условиях являются относительно невысокими.

Выводы

1. Полученные теоретические зависимости для определения энергетических показателей работы мобильного смесителя компонентов компоста адекватно описывают процесс подачи соломы, полужидкого навоза и смешивания компонентов.

2. Экспериментальными исследованиями установлено, что суммарная мощность на привод рабочих органов мобильного смесителя компонентов компоста на холостом ходу составила 12,9 кВт, под нагрузкой - до 22, 1 кВт и удельное потребление мощности составило 1,1 кВт-ч/т.

Литература

1. Бондаренко, А.М. Механико-тех-

нологические основы процессов производства и использования высококачественных органических удобрений: монография

/ AM Бондаренко. - Зерноград, 2001. -289 с.

2. Переработка и использование навоза свиноводческих предприятий / А.М. Бондаренко, Е.Н. Белоусов, Б.Н. Строгий, Т.Ф. Самойлова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2010. -№7.-С. 7-9.

Сведения об авторе

Самойлова Татьяна Филипповна - ассистент кафедры землеустройства и кадастра Азово-Черноморской государственной агроинженер ной академии (г. Зерноград).

Тел.: 8(86359)41-1-61.

Information about the author Samoilova Tatiana Philippovna - post-graduate student of the land management and inventory department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zemograd).

Phone: 8(86359)41-1-61.

УДК631.172

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

© 2013 г. Л.II. Токарева, С.В. Панченко

Представлены графические зависимости количества задействованных воздуховодов геотермальной системы обеспечения микроклимата в коровнике по декадам года применительно к условиям Зерноградского района Ростовской области. Определены рациональная скорость движения воздуха в воздуховодах и условия использования вентиляторов.

Ключевые слова: воздуховод, воздухообмен, отопительный период, скорость, тепловой поток.

Graphic dependences of quantity of the activated air geothermal system for climate are presented in the barn for decades of year in relation to the conditions of the Zemogradsky district of the Rostov region. The rational speed of the air movement in air ducts and use of fans are defined.

Key words: air duct, air exchange, heating season, speed, heat flow.

В основе эффективной работы гео- охлаждается летом. Использование геотер-термальной системы обеспечения микро- мальной системы обеспечения микрокли-

климата лежит способность грунта накап- мата для коровника на 400 голов в услови-

ливать энергию и сохранять постоянную ях Зерноградского района является целесо-температуру, независимо от времени года. образным при закладке от 64 до 128 возду-

Благодаря этому свежий воздух, подавае- ховодов длиной по 100 м на глубину 1,6 м

мый в помещения через проложенные в [1, 2].

грунте трубопроводы, нагревается зимой и