WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
-- [ Страница 1 ] --

Российская академия сельскохозяйственных наук

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Государственное научное учреждение

Всероссийский

научно-исследовательский институт

электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ)

Московский государственный агроинженерный университет

им. В.П. Горячкина (МГАУ)

ФГНУ "Российский научно-исследовательский институт

информации и технико-экономических исследований

по инженерно-техническому обеспечению АПК" (ФГНУ "РОСИНФОРМАГРОТЕХ") ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ТРУДЫ 6-й Международной научно-технической конференции (13 - 14 мая 2008 года, г.Москва, ГНУ ВИЭСХ) Часть 3

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ

В ЖИВОТНОВОДСТВЕ

И СТАЦИОНАРНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

Москва УДК 631.371:

ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ. Труды 6-й Международной научно-технической конференции (13 – 14 мая 2008 года, г.Москва, ГНУ ВИЭСХ). В 5-ти частях. Часть 3. ЭНЕРГО

СБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ

И СТАЦИОНАРНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ. – М.: ГНУ ВИЭСХ,

2008. – 432 с.

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:

Д.С. Стребков, академик Россельхозакадемии Л.П. Кормановский, академик Россельхозакадемии Н.Ф. Молоснов, канд. техн. наук Н.М. Морозов, академик Россельхозакадемии В.Н. Расстригин, доктор техн. наук Ю.А. Цой, член-корр. Россельхозакадемии Научный редактор, ответственный за выпуск:

канд. техн. наук, Заслуженный энергетик России Н.Ф. Молоснов ISSN 0131 – © Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрифи кации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ), 2008.

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ

ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ СИСТЕМ

ТЕПЛООБЕСПЕЧЕНИЯ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ

ПРОИЗВОДСТВЕ

Д-р техн. наук В.Н. Расстригин (ГНУ ВИЭСХ) Повышение эффективности сельскохозяйственного произ водства неразрывно связано с дальнейшим развитием энергоресур сосберегающих систем теплообеспечения, существенно влияющих на снижение себестоимости и энергоемкости производимой сель скохозяйственной продукции. В связи с необходимым ростом сель скохозяйственной продукции в перспективе будут расти и масштабы потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на эти цели.

Так, на 1% прироста валовой продукции сельскохозяйственного производства в сопоставимых ценах приходится 2-3% прироста топ ливоэнергопотребления.

Сельскохозяйственное производство является крупным по требителем топливно-энергетических ресурсов в стационарных про цессах в объеме около 12 млн. т у.т. Из них свыше 65% ТЭР исполь зуется в системах теплообеспечения множества производственных объектов.

Для выполнения тепловых технологических процессов ис пользуется достаточно большое количество различного типа тепло энергетического оборудования – топливного и электротеплового, на базе которых формируются системы теплообеспечения.

Однако производство и поставка отечественного теплоэнер гетического оборудования и обеспеченность им производственных объектов (в частности, животноводческих ферм) весьма низкая и составляет менее 40%. К тому же состояние топливных котельных, тепловых сетей и теплоэнергетического оборудования в сельскохо зяйственном производстве характеризуется их старением и значи тельным снижением технико-экономических показателей. В связи с этим они не обеспечивают в достаточной мере качественное выпол нение тепловых процессов в сельскохозяйственных производствен ных объектах.

Как уже отмечалось, имеется прямая связь производства продукции с энергозатратами, доля которых в ее себестоимости воз росла с 3-8% до 15-30%, а по некоторым видам до 30-50% и более (теплицы, птицефабрики), что вызвано опережающим ростом тари фов и цен на электроэнергию и топливо по сравнению с ценами на сельхозпродукцию.

В связи с этим имеется острая необходимость в нашем сель скохозяйственном производстве более строгого и экономного ис пользования тепловой и электрической энергии и снижения матери альных затрат, являющихся основными источниками повышения эффективности теплообеспечения производственных объектов, ос новой дальнейшего развития энергоресурсосберегающих систем те плообеспечения.

Как показали проведенные исследования и опыт применения в производственных объектах тепловых процессов, существует це лый ряд способов и путей экономии в них энергии и ресурсов (мате риальных затрат), определяющих основные направления развития энергоресурсосберегающих систем теплообеспечения. При этом важнейшим фактором, определяющим повышение эффективности и развитие таких систем, является энергосбережение. Понятие «энер госбережение» обычно означает использование энергии при произ водстве продукции при минимальных потерях энергии и определя ется как разница энергозатрат в сравниваемых технологиях произ водства одинакового количества продукции. Здесь следовало бы до бавить и акцентировать внимание на важное условие – «без повы шения себестоимости продукции». Причем затраты на энергосбере жение тепловой энергии, как правило, значительно ниже затрат на такое же ее производство. Образно говоря: «Энергосбережение – самый дешевый и экологически чистый источник энергии» [1].

В сельскохозяйственном производстве находят применение в осноном автономные системы теплоснабжения, которые в свою оче редь подразделяют на системы теплообеспечения централизованно го и децентрализованного типа.

Системы теплообеспечения централизованного типа в сель ском хозяйстве представляют собой фактически различные цен тральные котельные, в которых осуществляется производство теп лоты и ее распределение с помощью теплотрасс по отдельным объ ектам, например, в помещениях животноводческих ферм. К систе мам децентрализованного типа относят те системы и технические средства, когда теплогенерирующие и теплопотребляющие установ ки размещаются в помещениях в местах потребления теплоты.

Следует отметить, что существует целый ряд основных на правлений энергоресурсосбережения в системах теплообеспечения, относящихся к технико-экономическим и организационным меро приятиям.

Можно считать, что главное направление энергоресурсосбе режения – это максимальное использование систем и технических средств теплообеспечения децентрализованного типа. Применение таких систем, в сравнении с системами на базе централизованных котельных, позволяет снизить энергозатраты на 20-30%, ресурсные затраты в 1,5-2 раза, за счет исключения котельных помещений, те плотрасс и потерь теплоты в них. Одним из путей энергосбережения в этих системах является повышение уровня теплозащиты здания, его термического сопротивления до экономически оптимального значения, с учетом ограничений санитарно-гигиенических требова ний (невыпадения конденсата). Важный путь экономии энергии – это применение новых энергосберегающих способов и технических средств обогрева непосредственно в технологических процессах обеспечения микроклимата, горячего пароводоснабжения, приго товления кормов и т.п.

Наиболее энергоемким процессом в системах теплообеспе чения, например животноводческих ферм, является обеспечение микроклимата – требуемых параметров температуры, влажности и газового состава воздуха внутри помещения. На эти цели расходует ся более 60% тепловой энергии от общих затрат на теплообеспече ние объекта в целом. При этом имеются большие возможности (ре зервы) снижения энергозатрат путем более точного автоматического регулирования температурно-влажностного режима, и главным об разом за счет использования теплоты удаляемого из помещения вен тиляционного воздуха.

Для этого необходимо применять вентиляционно отопительные установки с утилизатором теплоты рекуперативного типа, позволяющих экономить расход энергии в системах микро климата на подогрев приточного воздуха до 50%. В последнее время приобретают важное значение в системах микроклимата вопросы не только сбережения теплоты (энергии), но и очистки и обеззаражива ния вентиляционного воздуха, находящегося внутри помещения и удаляемого из него.

В связи с этим нами разработана вентиляционно отопительная установка модульного типа с утилизацией теплоты, частичной рециркуляцией и озонированием воздуха, позволяющим улучшить экологию среды внутри и вне животноводческих зданий.

Улучшение экологии, особенно для животноводческих предприятий, становится одним из важнейших к ним требований.

Другим важным направлением энергосбережения в системах теплоснабжения, особенно микроклимата, является применение но вой технологии локального обогрева с использованием лучистых (инфракрасных) газовых и электрических обогревателей. Примене ние лучистого обогрева имеет ряд преимуществ в сравнении с тра диционным конвективным обогревом, особенно по экономии энер гии и благоприятном воздействии на молодняк животных.

Наиболее эффективным и перспективным является примене ние лучистого обогрева в помещениях с молодняком животных, где могут быть созданы две тепловые зоны с разной температурой, на пример, в общем помещении 10 оС, а в зоне нахождения животных до 20 оС;

в помещениях периодического действия (доильных залах, ветсанпропускниках, складских помещениях и т.п.), когда только во время их использования обеспечивается требуемый обогрев (темпе ратура воздуха) включением лучистых обогревателей, а в остальное время поддерживается дежурное отопление (около 5 оС) за счет дру гих источников теплоты. Нами совместно с ООО Микроэлектронной фирмой «Оникс» (г. Ярославль) разработан ряд лучистых электро обогревателей пластинчатого типа мощностью 0,25, 0,75 и 1,5 кВт, готовых к применению в указанных системах.

В последнее время одним из важных направлений энерго сбережения считается применение в системах теплообеспечения те пловых насосов, обеспечивающих снижение энергозатрат на полу чение тепловой энергии в 3 и более раз, за счет использования теп лоты окружающей среды (воздуха, воды, теплоты земли и пр.). Наи большее распространение тепловые насосы получили за рубежом, особенно в Европе в коммунальном жилом фонде, а в нашей стране их применение пока сдерживается в силу ряда причин. Основные из них – это более суровые климатические условия и продолжительный отопительный период, пока низкая стоимость традиционных энер гоносителей (угля, газа, мазута, электроэнергии и др.), высокая стоимость тепловых насосов в сравнении с действующим у нас теп ловым оборудованием. Так, например, стоимость одного киловатта тепловой мощности теплового насоса мощностью 18 кВт отечест венного производства составляет 10 тыс. руб. за кВт, зарубежного производства около 15 тыс. руб./кВт, а при использовании, напри мер, отечественного электроводонагревателя около 2 тыс. руб./кВт.

В связи с этим применение тепловых насосов требует четкого тех нико-экономического обоснования на примере конкретного потре бителя.

Энергосбережение может быть значительным также в ре зультате повышения КПД теплового оборудования при его модерни зации и применения качественно нового типа, проведения организа ционно-технических мероприятий по налаженному контролю и уче ту потребления тепловой энергии (энергоаудита) на производствен ных сельскохозяйственных объектах.

Учитывая вышеприведенные способы и технические средст ва энергоресурсосбережения в системах теплообеспечения, можно отметить, что в результате их реализации имеется значительный по тенциал энергосбережения на уровне 40-50% и снижения также об щих приведенных затрат примерно на 30%.

С учетом этого и сложившихся условий в сельскохозяйст венной теплоэнергетике, перед наукой стоит важнейшая задача – провести достаточно полное научное обоснование направлений дальнейшего развития и создания более эффективных энергоресур сосберегающих систем и технических средств теплообеспечения производственных объектов путем технико-экономического обосно вания с конкретными примерами сравнительной оценки вариантов систем с использованием различных энергоносителей: твердого и жидкого топлива, газа и электроэнергии.

В качестве такого примера приводится выполненная нами технико-экономическая оценка выбора эффективного варианта сис темы теплообеспечения применительно к конкретному объекту – мо лочной ферме КРС на 400 голов привязного содержания (Т.П. – 01-5).

Технико-экономический анализ результатов расчета при срав нительной оценке различных систем теплообеспечения, выполненных по критерию минимума удельных приведенных затрат на 1 кВтч по лезной использованной энергии с применением центральных котель ных и систем децентрализованного типа, позволил сделать на этом примере следующие некоторые выводы и заключения [2].

Наиболее эффективны системы и технические средства тепло обеспечения децентрализованного типа, т.к. удельные приведенные затраты на 1 кВч полезной использованной энергии в них примерно в 1,5-2 раза ниже, чем в центральных котельных за счет значительного снижения энергозатрат на 30-40% и капитальных вложений в 2-3 раза.

Обобщенным показателем, характеризующим уровень энергозатрат в системах теплообеспечения, является коэффициент полезного ис пользования энергоносителей - кпиэ. Он учитывает общие потери теплоты в системах теплообеспечения (на базе котельных).

Среднее значение кпиэ для рассмотренных систем теплообес печения на базе котельных с разными энергоносителями составляет при использовании газа – 0,48, жидкого топлива – 0,43, твердого то плива (бурый уголь) – 0,26 и электроэнергии – 0,28.

Для топливных систем децентрализованного типа этот коэф фициент составляет в среднем 0,750,85, а при использовании элек троэнергии 0,95.

Среди систем теплообеспечения децентрализованного типа наиболее эффективны газовые системы (при наличии газовых се тей) и системы электротеплообеспечения. Менее эффективны сис темы на жидком топливе (соляровое масло) и на твердом топливе, применение которых непосредственно в помещениях весьма затруд нительно по техническим причинам и условиям эксплуатации.

Установлено, что затраты на получение и использование 1 кВтч тепловой энергии в 3-4 раза выше, чем просто на ее произ водство, особенно в котельных. Поэтому выбор и оценку систем те плообеспечения и энергоносителя следует производить по удельным приведенным затратам на получение и использование 1 кВтч полез ной тепловой энергии, а не по стоимости получения энергии, как это иногда делают на практике.

Как показали исследования и опыт применения систем теп лообеспечения, аналогичные данные по их сравнительной эффек тивности имеют место и для других многих сельскохозяйственных производственных объектов.

Исходя из этого, можно сделать общий вывод, что предпочти тельны системы теплообеспечения с использованием газа и электро энергии, учитывая их более высокие технико-экономические показате ли и перспективность применения с учетом происходящего развития газификации села и неполной загруженности имеющихся развитых электрических сетей. При этом следует отметить особую роль и значи мость использования электрической энергии в тепловых процессах.

Известно, что применение электрической энергии в тепловых процессах сельскохозяйственного производства в сравнении другими энергоносителями (твердое и жидкое топливо, газ, биомасса и т.п.) об ладает целым рядом неоспоримых технических преимуществ.

Однако экономические преимущества электрических систем те плообеспечения требуют доказательств путем проведения их технико экономического обоснования (ТЭО). Особенно преимущества и наи большая эффективность электрических систем и технических средств теплообеспечения проявляются при их применении для малых произ водственных объектов, например, с тепловой мощностью до 200 кВт.

Наряду с вышеуказанными системами имеет место дальней шее развитие систем и технических средств теплообеспечения, от носящихся к малой энергетике, направленной на преимущественное использование местных энергоресурсов - торфа, растительных и древесных отходов, возобновляемых источников энергии, что очень важно для отдельных регионов с учетом их особенностей, требую щих дополнительных исследований и обоснований.

Эффективное использование местных энергоресурсов в ряде регионов может покрыть значительную часть (до 20%) энергобаланса отдельных хозяйств и предприятий и снизить их зависимость от цен трализованного энергоснабжения.

В настоящее время имеется определенный отечественный и зарубежный опыт по технологиям и техническим средствам сжига ния биотоплива (главным образом растительных и древесных отхо дов) для получения тепловой энергии в сельском хозяйстве и других сферах с помощью множества разработанного и выпускаемого обо рудования в виде котлов (котельных), теплогенераторов, комплексов, газогенераторных станций, мини-ТЭЦ.

Наиболее эффективным и энергосберегающим способом ис пользования местных энергоресурсов можно считать (как показывает опыт) прямое сжигание различных отходов в местах их образования и скопления без промежуточного их преобразования и транспорти рования на дальние расстояния.

В соответствии с перспективой обеспечения производства сельскохозяйственной продукции [3] стратегия развития систем теп лообеспечения в сельскохозяйственном производстве должна быть направлена на обоснование, разработку и внедрение высокоэффек тивных энергоресурсосберегающих систем и технических средств теплообеспечения (пока более эффективных газовых и электриче ских) для производственных объектов животноводства и растение водства, обеспечивающих при производстве продукции снижение материальных и энергетических затрат, соответствующее снижение энергоемкости и себестоимости сельскохозяйственной продукции, улучшение условий труда и экологии, способствующих повышению научно-технического и энергоресурсосберегающего уровня сельско хозяйственного производства.

В заключение нельзя не отметить, что направления развития энергоресурсосберегающих тепловых систем и оборудования в сель скохозяйственном производстве должны быть увязаны с общим раз витием топливных энергетических ресурсов (ТЭР) и общей энерге тикой страны.

Особенно важное значение придается увеличению общего роста производства и потребления электроэнергии за счет атомных и гидроэлектростанций, что приведет к 2020 году почти к удвоению производства электроэнергии. Рост потребления электроэнергии свя зан с возрастающим ее спросом и ее высокими потребительскими качествами и экологичностью [1].

В связи с этим и созданием в перспективе полностью автома тизированных предприятий открываются большие возможности ис пользования электроэнергии и в системах теплообеспечения сель скохозяйственного производства. Будущее за более широким приме нением электрической энергии во всех стационарных процессах сельскохозяйственного производства, в том числе и в тепловых тех нологических процессах, связанных с производством сельскохозяй ственной продукции.

1. Мазур И.И. Энергия будущего. – М., 2006.

2. Расстригин В.Н., Сухарева Л.И., Тихомиров Д.А. Методические рекомен дации по расчету и применению систем электротеплообеспечения на жи вотноводческих предприятиях. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007.

3. Стратегия машинно-технологического обеспечения производства сель скохозяйственной продукции России на период до 2010 года. – М.:

РАСХН, Минпромнауки РФ, Минсельхоз РФ, 2003.

МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ДИНАМИЧЕСКОГО РЕЗАНИЯ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА

Академик РАСХН В.И. Сыроватка (ГНУ ВНИИМЖ, г.Москва);

канд. техн. наук Н.С. Сергеев (ЧГАУ, г.Челябинск) Введение. Скорость резания является важнейшим парамет ром процесса резания, с этим параметром тесно связана производи тельность машин. Связь энергоемкости процесса со скоростью реза ния является определяющей для его технико-экономической оценки [1, 2]. Почти во всех отраслях промышленности, где резание исполь зуется как процесс обработки материала, его скорость явилась пред метом многосторонних экспериментальных и теоретических иссле дований. [3].

Цель исследований. Исследовать влияние скорости резания, углов заточки и защемления режущих элементов на усилие резания одиночных зерен и установить энергетические показатели [4, 5].

Методика исследований. Работа выполнена на специальной экспериментальной установке центробежно-роторного типа, обору дованной динамометрическим резцом и измерительной системой для регистрации усилия резания зерна (рис. 1).

В качестве измельчаемого материала использовали: пшеницу «Оренбургская», ячмень «Красноуфимский-95», овес «Сельма» и рапс «Агат» влажностью 14,3+0,2%. Угол заточки режущего эле мента (резца) изменялся от 60 до 85. Учитывалось влияние угла за щемления материала на процесс резания. По теории резания В.П.

Горячкина полное защемление материала в режущей паре наступает фициент трения исследуемого материала по металлу, был определен угол трения. В результате, для зерна данных культур, рациональ ный угол защемления нения был произведен эксперимент резания «рубкой» ( = 0) при угле заточки резца = 85, как наиболее износостойкого. Опыты проводились с 3-5 кратной повторностью. Скорость резания изменя лась от 22 до 46 м/сек.

Рис. 1. Экспериментальная установка динамического резания зерна:

а – внешний вид;

б – камера измельчения;

1 - корпус;

2 - динамометр;

3, 5 - кронштейн;

4 - стержень динамометра;

6- канал для зерна;

7 - обечайка камеры измельчения;

8 - приемная камера зерна;

9- диск-ротор;

10 - противовес;

11- планка-канал;

12 - резец;

Стальной диск-ротор 9 установлен на валу электродвигателя постоянного тока ДГ-1УЗ, который закреплен к верхней крышке корпуса. На диске-роторе 9 размещена радиальная направляющая планка-канал 11. Для балансировки диска симметрично с планкой каналом 11 установлен противовес 10. Квадратное отверстие на правляющей планки-канала обеспечивает ориентированное движе ние одиночных зерен к режущему элементу 12. Загрузка зерен про изводится через отверстие 8 в верхней части приемной втулки 6. Че рез прорезь в стенке обечайки 7 проходит регистрирующая часть резца 12 динамометра 2, направленного по касательной к периферии диска-ротора 9. Динамометр представляет собой цилиндрический стержень диаметром 4 мм и резец 12 из алюминиевого сплава Д16, термообработка которого (закалка и искусственное старение) обес печивает высокую твердость и прочность режущей кромки. Дина мометр 12 прикреплен посредством резиновых втулок к кронштей нам 3 и 5, установленным на верхней крышке корпуса 1. Длина ди намометра 2 составляет 600 мм, что обеспечивает регистрацию из меряемого импульса процесса без наложения отраженных от торца резца волн напряжений. Величина выхода зерна из направляющей планки-канала 11 ограничена зазором S между ее торцом и внут ренней стенкой обечайки 7 (рис. 2). Режущая кромка резца 12 уста новлена с минимальным зазором l между торцом планки-канала 11.

Электрические сигналы динамометра регистрировались электронным запоминающим осциллографом C8-13 с усилителем Я40-1103. Параметры регистрирующей системы: полоса частот 0,5 Гц...50 кГц;

коэффициент отклонения 0,5 МW/дел;

коэффициент развертки (10...20) мкс/дел;

питание моста от аккумулятора Ua = 25 В [6].

На рис. 3 показана электрическая схема установки. Для плавной регулировки скорости резания электродвигатель 5 постоян ного тока ДГ-1УЗ подключен через выпрямитель 3 к вторичной об мотке регулируемого автотрансформатора 1 типа "ЛАТР-1M".

1- автотрансформатор «ЛАТР-1М»;

2- контрольная лампочка;

3- выпрямитель Д226-Б;

4- вольтметр постоянного тока;

5- электродвигатель ДГ-1УЗ;

6- предохранитель ПР- Контроль напряжения питания двигателя производился вольтметром постоянного тока 4. Зависимость между скоростью вращения двигателя и напряжением питания определялась стробо скопическим тахометром СТ-2. Измерение силы Px(t), приложенной в процессе резания зерен (рисунок 2) к режущей кромке динамомет ра 12, производили на основании теории распространения продоль ной волны напряжений [6] в стержне (рис. 4).

Длительность процесса резания Tp определялась по формуле:

Рис. 4. Схема волнового процесса в динамометре м/с, получаем диапазон ожидаемых длительностей T = (20…200).10- с. В процессе резания в динамометре возникает волна сжимающих зависимости:

где – скорость волны, рассчитываемая по формуле ность материала стержня).

Наряду с волной сжимающих напряжений в динамометре воз можно распространение изгибных волн напряжений, возникающих от сил, приложенных к режущей части динамометра перпендику лярно его оси. В связи с этим для измерения продольных напряже x в контрольном сечении динамометра наклеивали два диа нии метрально противоположных тензорезистора R1 и R2, которые включали в противоположные ветви мостовой схемы (рис. 5). В этом случае выходной сигнал мостовой схемы пропорционален только напряжениям от продольной силы, поскольку сигналы тензо резисторов от напряжений изгиба, имеющих разные знаки, взаимно компенсируются. Начальную балансировку моста производили под чин, обеспечивающих равенство Рис. 5. Электрическая схема измерения усилия резания:

1 - калибрующий резистор МЛТ-1;

2 и 5 - тензорезисторы;

3 и 8 - сопротивления постоянных резисторов;

4 - конденсатор;

сигнала где K c – коэффициент передачи измерительной системы, а множитель 2 учитывает две активные ветви моста. Сигнал тензоре R – изменение этого сопротивления, обусловленное деформаци ей динамометра x = x E.

Рис. 6. Осциллограммы резания одиночных зeрен Уравнение преобразования тензорезистора можно представить в ви где К ч – чувствительность тензорезистора;

t – время, от считываемое от начала осциллограммы сигнала.

В результате получаем Для исключения неизвестного коэффициента передачи изме рительной системы применяли метод электрической калибров ки по амплитуде, заключающейся в подключении параллельно тен зорезистору R1 калибрующего резистора Rк (рис. 5). При этом на вы ходе схемы возникало такое же напряжение сигнала как и при деформации тензорезистора на величину Знак “–“ показывает, что направление сигнала nк соответст вует деформации сжатия (уменьшение сопротивления R1). Посколь ку калибровку и измерения осуществляли в одинаковых метрологи ческих условиях, то величина Кс в уравнениях (5) и (6) равна. В ито ге получаем расчетную формулу:

Применительно к испытаниям:

миниевого сплава Рис. 7. Зависимость силы резания (Р) от скорости резания (V) зерна ° пшеницы при углах защемления =36 и заточки режущих элементов:

Рис. 8. Зависимость силы резания (Р) от скорости резания (V) семян рапса при углах защемления =36 и заточки режущих элементов:

На основании уравнения (8) получаем расчетную зависи мость Калибровку тензометрического сигнала по времени осуще ствляли подачей частоты f =100 кГц от частотомера Ч3-33. Гео метрические параметры режущей части динамометра изменяли в плоскости резания и в перпендикулярной к ней плоскости.

Результаты. На основании полученных результатов экспери ментальных исследований динамического резания были построены графические зависимости усилия резания одиночных зёрен от скорости резания и геометрических параметров режущих элементов (рис. 7).

Результаты динамического резания зерна Из полученных зависимостей вытекают следующие выводы:

1. Сила резания фуражного зерна режущими элементами с углами заточки =60, =70, =80, =85 и защемления при изменении скорости резания от 22 до 46 м/с возрастает пример но в 1,2 раза. Сила резания семян рапса при этих же значениях воз растает в 1,1 раза.

2. Сила резания для всех видов зерна возрастает пропорцио нально при увеличении скорости резания от 22 до 46 м/с.

3. С уменьшением угла резания от =85 до =60 усилие резания снижается. Однако более острые углы режущих элементов изнашиваются и притупляются быстрее. По многочисленным опытам установлены рациональные углы резания для рассматриваемого случая =80- 85и защемления =36.

4. Усилие резания режущим элементом с углами заточки =85и защемления =36 на 20-25 % ниже, по сравнению с теми же параметрами режущего элемента и скоростями резания, но с углом защнмления =0 (рубка).

1. Шполянская А.П. Исследование механических свойств зерна при ста тическом и ударном сжатии. – Дисс.... канд. техн. наук. - М., 1947.

2. Гиршсон В.Я. Экспериментальные исследования процессов технологии зерна. - М.: Заготиздат, 1949.

3. Желиговский В.А. Экспериментальная теория резания лезвием. // Тру ды МИМЭСХ, вып. 9. – М., 1940. – С. 27.

4. Сергеев Н.С. Разработка основных параметров измельчителя фуражно го зерна центробежно-роторного типа. Дисс. … канд. техн. наук. Челябинск, 1989.- 157 с.;

5. Сергеев Н.С., Поляков А.А. Исследование процесса динамического резания зерен злаковых культур при различных углах заточки и защем ления режущих элементов. // Совершенствование механизации произ водственных процессов в животноводстве. Сб. научных трудов. Челя бинск: ЧИМЭСХ, 1990. – С. 20 – 26.

6. Гольдсмит В. Удар. Теория и физические свойства соударяемых тел. – М., 1965. – 448с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА РЕЗАНИЯ НОЖЕВОГО АППАРАТА

ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ПРИ СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ

НА ЗЕРНО

(Кабардино-Балкарская ГСХА, г.Нальчик) На работу измельчителя зерновых /1/, влияют много факто ров, связанные со свойствами измельчаемого материала и конст руктивными особенностями машины.

В частности на затраты энергии влияют угол резания зерна, угол заточки ножа и противорежущей пластины, угловая скорость вращения ножевого аппарата.

Рассмотрим процесс резания зерна при статической нагруз ке /2/ с различными углами резания.

Исследования проводились на установке /3/ для различных величин отрезаемых участков зерна - 0,5 мм;

1,5 мм;

3,0 мм.

По результатам исследований полученные данные (табл.1) построены экспериментальные зависимости работы резания оди ночного зерна пшеницы от угла между ножом и противорежущей пластиной или углом резания.

Таблица 1. Средняя работа измельчения зерна пшеницы Угол резания р, град Длина участка зерна, мм Аизм, Н.м 4, 3, 3, 2, 2, 1, 1, 0, Рис. 1. Зависимости работы резания зерна пшеницы Из графиков зависимостей видно, что чем больше размер отрезаемого участка зерна, тем меньше затрачиваемая работа. Это связано с тем, что при длине участка до 2,0мм практически резание осуществляется по наружной оболочке, по толщине равной двум толщинам оболочки в центре зерна.

Угол резания до 30-400 обеспечивает минимальные затраты.

Однако, учитывая, что при измельчении зерна модуль помола дол жен соответствовать зоотехническим требованиям, угол резания предпочтительно принимать в пределах от 160 до 380.

С увеличением угла резания выше 400 противорежущая пла стина теряет свое назначение, так как не происходит зацепления зерна ножом и противорезом и зерно пытается скользить по по верхности противореза. При наличии множества зерен именно они будут выступать в роли противореза.

Аналогичные зависимости и при измельчении зерен ячменя и овса.

Таблица 2. Средняя работа измельчения зерна пшеницы Угол резания р, Длина участка Аизм,Н. м Рис. 2. Зависимости работы резания зерна ячменя и овса На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Для данной конструкции угол резания зерновых культур не должен превышать 380.

2. В зависимости от модуля помола зерна угол резания регу лируется 16- 380.

3. При многократном резании одного зерна усилия резания возрастают от центра к периферии.

1. Патент РФ №2196639. Измельчитель / Тешев А.Ш., Кумыков А.Х., Ки шев М.А., Фиапшев А.Г., Кадыкоев А.Т., Карданов А.Х., Хапов Ю.С.;

заявитель и патентообладатель КБГСХА. - № 2000110257/03;

заявл.

20.04.00 // БИ. 2003. № 2.

2. Кумыков А.Х., Кишев М.А. Измельчитель концентрированных кормов. // Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропро мышленном комплексе. Сборник научных трудов по материалам 4-й Рос сийской научно-практической конференции. Ставрополь, 2007.

С. 369-371.

3. Кумыков А.Х., Кишев М.А. Исследования ножевого аппарата измельчи теля при статической нагрузке на зерно // Труды 5-й Международной конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». Часть 3. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006. С. 42-45.

РАСЧЕТ ЭНЕРГИИ ПРИ ИЗМЕЛЬЧЕНИИ ПРОДУКТА

ЭЛЕКТРОМАНИТНЫМ СПОСОБОМ

асп. В.С. Волков, асп. И.С. Платашенков Электромагнитные измельчители постоянного тока (ЭМИПТ) представляют собой новый перспективный тип мельниц, основанный на использовании постоянного по знаку и регулируемо го по величине электромагнитного поля [1, 2, 3, 4].

В настоящее время разработано 25 конструктивных модифи каций для измельчения продуктов различного целевого назначения [4]. Фундаментальная теория, положенная в основу создания элек тромагнитного способа измельчения, построена на дипольной моде ли Максвелла [5].

При разработке линейной теории были сделаны следующие предположения:

1. Силы и моменты, действующие на намагничиваемый раз мольный элемент в рабочем объеме ЭМИПТ, определяются исходя из гипотезы Максвелла.

2. Диаметры размольных элементов много меньше ширины рабочего объема (d« h0) и много больше частиц обрабатываемого материала (d»rч ).

3. Структурные группы из ферромагнитных размольных элементов до момента их разрушения не взаимодействуют между собой. С учетом исходного размера частиц rч силы и моменты, дей ствующие на размольные элементы в рабочем объеме ЭМИПТ оп ределяются равенствами [4, 6, 7].

Численное интегрирование дает следующие искомые выра жения В формулах (3) и (4) сохранены только линейные относи тельно rч/Ro члены.

Критический угол кр, при котором притяжение шаров сме няется их отталкиванием, определяется по следующей формуле При расчетах число цепочек из ферромагнитных элементов определяется по формуле где Nш – количество размольных элементов сферической формы в рабочем объеме ЭМИПТ;

d – диаметр размольного элемента;

h0 – расстояние от статора до ротора (или ширина рабочего объема).

Примерно половина всех размольных элементов, располо женных в рабочем объеме ЭМИПТ, сжимается силой Frmax. Поэтому работа, которую совершает эта сила, вычисляется по формуле Как это следует из рис. 1, б на горизонтальных участках СА, ВД, ЕГ и т.д. сила сжатия максимальна и определяется (при = 0) формулой Интегрирование формулы (7) с учетом равенства (8) дает:

Рис. 1. Деформация структурной группы из размольных элементов в ЭМИПТ: а – неравновесная структурная группа;

б – равновесная На участках АБ, ДЕ и т.д. угол наклона изменяется от 0 до кр. Поэтому на этих участках сила притяжения шаров также меняет ся. Для простоты учета работы силы сжатия на этих участках при нимается некоторая средняя сила, действующая на этих участках и соответствующая значению угла = кр/2.

Соответствующая этой силе работа определяется формулой Таким образом, работа, затрачиваемая на измельчение про дукта от исходного размера зерна rч1 до конечного размера rч2 стати ческим сжатием между шарами, равна При разрушении цепочки вся затраченная работа на измене ние угла переходит в кинетическую энергию, которая расходуется на ударное разрушение продукта.

Вращение объектов АВ, ДЕ и т.д. осуществляется за счет приложенного к ним момента М, который вычисляется по формуле (4). В этой формуле можно пренебречь отношением rч/R0 по сравне нию с единицей.

Работа, затраченная на поворот Nоб /2 объектов типа АВ на угол от 0 до /6 определяется равенством С учетом уравнения (12) окончательная формула для вычис ления работы ударного разрушения продукта имеет следующий вид Правомерность приведенных формул расчета энергии при диспергировании материалов электромагнитным способом подтвер ждена сравнительным анализом расчетных и экспериментальных данных на примерах измельчения полуфабрикатов шоколадного производства в аппаратах типа ЭМИПТ (максимальная относитель ная погрешность составляет не более 17 % для всего комплекса про веденных исследований).

1. Беззубцева М.М., Пасынков В.Е., Родюков Ф.Ф. Теоретическое иссле дование электромагнитного способа измельчения материалов. С.–Пб:

СПбТИХП, 1993. – 49 с.

2. Беззубцева М.М., Симонов С.И. Интенсификация процесса измельче ния полуфабрикатов шоколадного производства в аппаратах с посто янным магнитным полем. С.–Пб: СПбТИХП, 1993. – 58 с.

3. Беззубцева М.М. К вопросу измельчения продуктов различного целе вого назначения // Интенсификация процессов пищевых производств.

Управление, машины и аппараты. Л.: ЛТИХП, 1987.

4. Беззубцева М.М., Криштопа Н.Ю. Теоретические основы электромаг нитного измельчения. – СПб.: СПбГАУ, 2005. – 169 с.

5. Максвелл Д. О Фарадеевых силовых линиях. М.: 1907. – 185с.

6. Беззубцева М.М., Лепилин В.Н. Диспергирование продукта в аппара тах с постоянным магнитным полем// Процессы, аппараты и оборудо вание пищевых производств, их интенсификация и управление. – Л.:

ЛТИХП, 1988. – С.91 – 95.

7. К вопросу расчета энергетических параметров работы ЭМИПТ. – М., 1994. – С.35. – Деп. в АгроНИИТЭИПП 25.02.94,№2549 – пщ,№4.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕК

ТРИЧЕСКОГО ТОКА ПРИ ОБРАБОТКЕ ВЛАЖНЫХ ДИС

ПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Канд. техн. наук, доцент В.А. Пашинский., канд. техн. наук, Повышение переваримости кормов при их обработке дос тигается за счет деструкции (клейстеризации) высокомолекуляр ных соединений крахмала, клетчатки и перевода их в легко ус вояемые углеводы: сахарозу, пентозу, глюкозу.

Одним из направлений решения этой проблемы является электрогидротермическая обработка (ЭГТО) [1,2]. Зерновая масса при ЭГТО представляет собой гетерогенную систему, в которой дисперсной средой является увлажняющий раствор, а дисперсной фазой – микрочастицы растительной ткани зерна.

Известно, что при достаточном количестве влаги и в не котором интервале температуры, действующим началом процесса клейстеризации крахмала является ион гидроксония Н3О+, кото рый образуется вследствие диссоциации воды. Реакция процесса клейстеризации крахмала является эндотермической и представ ляет собой гетерогенную химическую реакцию обмена. В элек трохимических технологиях скорость таких реакций в общем ви де описывается уравнением где К1 – константа реакции, зависящая от физико химических свойств реагирующих веществ, с-1;

С – движущая сила процесса, моль·м-3;

S – удельная площадь реакционной по верхности, м2·м-3;

– время обработки, с.

Движущую силу процесса можно определить как где C – концентрация активных ионов на поверхности растительной ткани, моль/м2;

Cp – концентрация активных ио нов в объеме раствора, моль/м2.

Фарадеевский ток, А·м-2, протекающий через зерновую массу, равен:

t – температурная характеристика проводимости зерна, См·м ;

Е – напряженность электрического поля, В·м-1.

Для зерновой массы температурная характеристика про водимости, 0,27 (1 + 37 ·10-3· – 278·10-6· 2), Tк над начальной Т н, К.

Обработка электрическим током зерновой массы характе ризуется высокими скоростями нагрева (рис.1).

Рис.1. Кинетика нагрева зерновой массы при Е = В·м-1 и влажности: 1 – 50%;

2 – 45%;

3 – 40% Движущаяся сила процесса зависит от количества элек тричества, прошедшего через зерновую массу и равна начальная концентрация ионов гидроксония в объеме раствора, ион·л-1;

F – число Фарадея;

R – универсальная газовая постоян ная;

Т – температура обработки, К;

– двойной электрический потенциал, В.

Константа скорости реакции определяется из уравнения Аррениуса где к – предэкспоненциальный множитель, с-1;

G – энер гия активации клейстеризации крахмала, Дж·моль-1.

По результатам наших исследований к = 2,52 с-1, G = 34,881 Дж·моль-1.

Известно, что вследствие диссипации энергии электро магнитного поля, сопровождающейся выделением теплоты, про исходит воздействие его на микроорганизмы. Температурный ко эффициент T, характеризующий эффективность теплового воздействия электромагнитного поля на микроорганизмы, имеет вид:

ной диэлектрической проницаемости микроорганизмов и обраба тываемой среды;

, ср – мнимые составляющие комплексной диэлектрической проницаемости микроорганизмов и обрабаты ваемой среды.

В свою очередь, действительная и мнимая составляющие диэлектрической проницаемости зависят от частоты электриче ского тока:

диэлектрической проницаемости соответственно при f 0 и f ;

tm – постоянная времени релаксации.

При T 1 температура микроорганизмов несколько вы ше, чем температура обрабатываемой среды, в которой находятся микроорганизмы. Следовательно, варьируя с T, можно полу чить эффект избирательного воздействия на микроорганизмы.

Электрический ток, как энергоноситель, выступает как комплексный технологический фактор, оказывающий терми ческое, электрофизикохимическое и биологическое (бактерицид ное) воздействие при обработке влажных дисперсных систем.

1. Пашинский, В.А. Обоснование параметров и режимов работы установки для поточной электрогидротермической обю работки фуражного зерна [Текст]: Дис… канд. техн. наук:

03.02.1986 / В.А. Пашинский. Киев, 1985. – 254 с.

2. Корко, В.С. Разработка электрогидротермического спо соба обработки фуражного зерна [Текст]: Дис… канд. техн. наук:

03.02.1985 / В.С. Корко. Москва, 1984. – 263 с.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ

ФУРАЖНОГО ЗЕРНА

Канд. техн. наук П.В. Кардашов, канд. техн. наук В.А. Пашинский, канд. техн. наук М.М. Николаенок На фуражные цели в Республике Беларусь в среднем исполь зуется примерно 4 млн. т. зерна. Зерно является главной составляю щей частью концентрированных кормов и источником ценных пита тельных веществ, таких как белок и крахмал. Огромное пищевое, кормовое и промышленное значение зерна обусловили проблему его рационального использования, особенно в кормопроизводстве.

Проблема кормопроизводства состоит в неполном использо вании питательного потенциала фуражного зерна. Наиболее совер шенные из существующих способов используют до 70–75 % его пи тательных возможностей. Для эффективности использования фу ражное зерно необходимо должным образом обработать и подгото вить к скармливанию. Цель обработки состоит в денатурации белка и нативного крахмала в легко усвояемые организмом животных формы. При надлежащей обработке организм животных усваивает 92% энергии корма.

Известные технологии повышения питательности зерна ос нованы в большинстве случаев на устаревших принципах. Напри мер, принципы тепловой обработки мало изменились за последние 60 лет.

Новые возможности в повышении качества зернофуража от крывают электрофизические методы: эти методы широко внедрены в различных отраслях народного хозяйства, но пока мало примени мы в сельскохозяйственном производстве и совсем не используются в стационарных процессах получения кормов, где электроэнергия составляет основную энергетическую базу. Указанные методы по зволяют повысить использование питательности зерна, снизить энергоемкость обработки, улучшить микробный состав.

В БГАТУ разработаны теоретические и практические основы обработки электрическим током фуражного зерна. Разработана тех нология электрогидротермической обработки (ЭГТО) фуражного зерна, в которой наряду с термическим, используются электрофизи ко-химическое и бактерицидное проявления переменного электри ческого тока.

На базе совхоза «Городейский», Несвижского района была проведена комплексная проверка, которая заключалась в организа ции научно-производственных опытов по проверке эффективности технологии ЭГТО. Для проведения опытов было привлечено ряд институтов. Результаты испытаний подтверждены документально.

В опытах исследовались различные способы обработки фу ражного зерна при подготовке к скармливанию: дробление на кор модробилке КДУ-2,0 (зерно скармливалось животным группы №1);

гидротермическая обработка на ПЗ-3,0 (группа № 2);

экструдирова ние на КМЗ-2,0 (группа № 3);

ЭГТО зерна (группа № 4).

Таблица 1. Совхоз «Городейский», Несвижского района, (откорма молодняка КРС, продолжительность – 105 суток, опы- обработки Опыты проводились на откорме молодняка КРС продолжи тельностью 105 дней в зимний период.

Микробиологический анализ фуражного зерна для разных способов обработки приведен в таблице 2.

Таблица 2. Микробиологический анализ фуражного зерна, В таблице 3 приведены обобщенные показатели эффектив ности технологии ЭГТО в сравнении с дроблением на КДУ-2,0, про париванием и плющением на ПЗ-3, экструдированием на КМЗ-2,0, полученные на основе испытаний.

Таблица 3. Некоторые показатели эффективности технологии ЭГТО обработанном зерне:

-редуцирующих Коэффициент клейстеризации крахмала Коэффициент переваримости вещества Содержание кор- к.ед.

Количество мик роорганизмов в г обработанного продукта Среднесуточный прирост живой молодняка КРС Расход зерна на кг прироста жи вой массы Расход к. ед. на вой массы Расход энергии на Хозяйственные испытания подтверждают преимущества обработки зернофуража электрическим током и показывают, что ЭГТО позволяет:

1. Повысить коэффициент переваримости органического ве щества зерна на 13, 8 и 4% по сравнению соответственно с дробле нием на КДУ-2,0, пропариванием и плющением на ПЗ-3 и экструди рованием на КМЗ-2,0;

снизить расход зерна и кормовых единиц на кг прироста живой массы, повысить суточный прирост живой массы КРС, существенно снизить бактериальную загрязненность корма.

2. Снизить расход энергии на процесс обработки зерна на 13% по сравнению с обработкой паром на ПЗ-3, и в 1,7 раза по срав нению соответственно с экструдированием.

3. Повысить надежность и качество энергообеспечения про цессов кормоприготовления и снизить расход первичных энергоре сурсов по сравнению с топливными парогенерирующими установ ками при обработке кормов паром.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ УСТАНОВКА

ДЛЯ МИКРОНИЗАЦИИ КОРМОВОГО ЗЕРНА

Канд. техн. наук В.А. Новикова (Курганская ГСХА) Цель работы - создание механизмов и устройств, обеспечи вающих сокращение удельного расхода электроэнергии и повыше ние усвояемости кормового зерна.

Разработана установка для термообработки фуражного зерна с пониженными удельными затратами электроэнергии – 88,9 кВтч на одну тонну, потребляемой мощность 5,78 кВт и производительно стью 65 кг /ч. Общий вид установки изображен на рисунке 1, при разработке лабораторной установки (рис. 1) для исследования были учтены следующие требования и возможности:

- возможность изменения удельной электрической мощности установки;

- изменение плотности теплового потока, подводимого к зерновкам;

- возможность регулирования времени обработки инфра красными лучами;

- учёт расхода электрической энергии на осуществление процесса микронизации зерновок пшеницы (мощность, ток, направ ление).

Установка для термообработки включает в себя наклонно расположенный (под углом близким к естественному скату зерна) стальной желоб (1) с бортиками прямоугольной формы, по которому сверху вниз под воздействием скребкового транспортёра (2) пере мещается зерно. Под данной поверхностью желоба размещены на гревательные элементы (3). С боков над бортиками желобов распо ложены инфракрасные излучатели (4) с металлическими экранами параболической формы (5).

Установка работает следующим образом.

Включают излучатели 4, нагревательные элементы 3 и прогре вают стальной желоб 1. Затем в стальной желоб 1 сверху подают зерно, которое под действием скребкового транспортера 2 перемещается по желобу 1. В процессе перемещения зерно постоянно перемешивается и нагревается до 180С. В зерновке образуется давление до 10 атм, при этом содержащаяся в зерне влага вскипает и происходит декстриниза ция крахмала. Обработанное зерно ссыпается в бункер.

Рис. 1. Установка для термообработки зерна:

1 – стальной желоб;

2 – скребковый транспортёр;

3 – нагревательные элементы;

4 – инфракрасные излучатели;

5 – экран параболической Научно-хозяйственные опыты, произведенные нами на научно учебной базе КГСХА им. Т.С. Мальцева на поросятах крупной белой породы, показали, что использование микронизированной пшеницы в рационе повышает интенсивность роста животных, снижает расход кормов на единицу продукции на 25,19%, себестоимость на 14,63%, рентабельность выращивания возрастает на 16,89%.

Микронизация со временем экспозиции 60 сек. увеличивает содержание легкоусвояемых углеводородов на 7-8 %, сырого про теина на 0,2% по сравнению с зерном в исходном состоянии.

1. Миколайчик И.И. Использование микронизированной зерносмеси при выращи вании поросят-сосунов. Автореф. дисс. … канд. техн. наук. – Н., 2000. – С. 7.

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ НАСТРОЙКИ

ПИД-РЕГУЛЯТОРА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

ДРОБИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

Канд. техн. наук В.А. Дайнеко, Д.В. Сибиркин, В математической модели САУ дробильный агрегат можно представить в виде апериодического звена первого порядка с чис тым запаздыванием.

Для привода дробилки используется асинхронный трехфаз ный электродвигатель переменного тока, который имеет нелиней ную механическую характеристику. Эта характеристика на рабочем участке является достаточно жесткой, поэтому изменение частоты вращения электродвигателя не превышает 2%, и им можно пренеб речь в номинальном режиме. Тогда в номинальном режиме работы дробилки асинхронный трехфазный электродвигатель будет пред ставлен апериодическим звеном первого порядка.

где Кдв – коэффициент пропорциональности двигателя, А/Н·м;

Тдв – постоянная времени электродвигателя, с.

Коэффициент пропорциональности двигателя определяется из отношения где Iн,л – номинальный линейный ток двигателя по паспор ту, А;

Мн – номинальный момент двигателя, Н·м.

где Uн,л – номинальное линейное напряжение, В;

cos(н) – номинальный коэффициент мощности, н – номинальный КПД дви гателя.

Данные для вычисления берутся по паспорту электродвига теля.

Постоянная времени двигателя Тдв определяется экспери ментальным путем. Для этого на валу двигателя создается дополни тельный момент сопротивления, который не изменяется во времени и фиксируется изменение во времени тока с помощью самописца или электронного устройства с памятью. Предположительно Тдв=0,2..1,5 сек. По полученному графику переходного процесса определяют постоянную времени двигателя Тдв:

где ТПП - время переходного процесса.

Математическая модель дробилки представляет собой слож ную характеристику, зависящую от многих факторов – влажности, вида и сорта зерна, изношенности рабочих органов, их частоты вра щения. При стабилизации этих факторов предполагается, что мате матическая модель дробилки будет аппроксимироваться апериоди ческим звеном первого порядовка с чистым запаздыванием где Кдр – коэффициент пропорциональности дробилки, Н·м/т/ч;

др – постоянная запаздывания, сек;

Тдр – постоянная вре мени, сек.

Так как на практике трудно определить параметры передаточ ных функций электродвигателя и дробилки, то в дальнейшем будем рассматривать совмещенную передаточную функцию электродвига теля и дробилки. Так как, постоянная двигателя Тдв по сравнению с постоянной времени дробилки Тдр значительно мала, то Тдв = 0.

Тогда передаточная функция равна где Кдр – коэффициент пропорциональности дробилки, А/т/ч.

По экспериментальным данным судят об адекватности моде ли. Модель считается достоверной, если отклонение эксперимен тальных данных от теоретических не превышает 5%.

Для получения экспериментальных данных необходимо за пустить дробилку на холостом ходу, измерить линейный ток элек тродвигателя на холостом ходу, включить шнековый транспортер и на дробилку подать зерно;

с помощью самописца или электронного устройства записать изменение линейного тока электродвигателя;

зафиксировать момент подачи зерна в дробилку, как точку отсчета для переходной характеристики, через 10 -15 минут выключить по дачу зерна, зафиксировать момент прекращения подачи зерна в дро билку, как точку отсчета для переходной характеристики, через 15 мин включить подачу зерна и повторить опыт.

Опыт проводится 5 раз, после чего взвешивается продукт дробления с учетом материала вынутого из дробилки;

получается суммарная масса дробленого зерна Мз. По диаграмме подачи зерна определяют суммарное время подачи зерна Тсум. По времени Тсум и массе продукта Мз определяется средняя производительность дро билки Qср:

Полученные десять значений каждого параметра усредняют.

Рис.1. Переходная харакеристика при изменении загрузки 0,97Iус Рис. 2. Переходная харакеристика при изменении загрузки с номинальной величины до холостого хода дробилки ПИД-регулятор оптимально подходит для управления объек том, который аппроксимируется апериодическим звеном первого порядка с чистым запаздыванием, если 1. Методы классической и современной теории автоматического управле ния: Учебник в 5-ти тт.;

2-е изд., перераб. и доп. Т.1. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления / Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. – М.: Издательство МГТУ им Н.Э. Баумана, 2004. - 656 с.

2. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования:

Справочное пособие / Под ред. А. С. Клюева. — М.: Энергоатомиздат, 1989. 2-е изд., перераб. и доп. - 368 с.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПЛЮЩЕНИЯ

И ДРОБЛЕНИЯ ЗЕРНА

Канд. техн. наук В.А. Дайнеко, Д.В. Сибиркин, И.Н. Шаукат, Дробление и плющение зерна - самые распространенные и важные операции в технологическом процессе подготовки кормов к скармливанию сельскохозяйственным животным, обусловленные требованиями физиологии их кормления. Дробление и плющение зерна необходимо проводить до крупности или толщины частиц, которая рекомендуется для данного комбикорма с учетом вида, на значения и возрастной группы животных. При любой крупности или толщины размола (плющения), качество комбикормов считается тем выше, чем однороднее по крупности или толщине частицы готового продукта и чем меньше в них пылевидных частиц.

Энергоемкость процесса измельчения и качество конечного продукта – две основные составляющие рассматриваемой проблемы приготовления кормов: получение продукта соответствующего зоо техническим требованиям с минимально возможными энергетиче скими затратами. В настоящее время при решении этой проблемы значительное внимание уделяется оптимизации конструктивных параметров дробилок и плющилок зерна (рабочей камере, деке, мо лоткам, решетам, вальцам и т. д.). Повышение эффективности рабо ты дробилок и плющилок зерна возможно также путем совершенст вования системы управления технологическим процессом плюще ния и дробления зерна и оптимизации режимов ее работы.

В работе ставилась задача создать систему управления и найти оптимальные параметры устройства управления. Для решения этой задачи была построена математическая модель системы управ ления дробилкой.

Система (рис. 1) работает следующим образом: при увеличе нии загрузки увеличивается момент на валу электродвигателя двига теля АД1, что приводит к увеличению мощности, потребляемой электродвигателем АД1, датчик мощности, включенный в цепь статора АД1 подает частотный сигнал на вход контроллера, который вырабатывает аналоговый выходной сигнал, уменьшающий задание Рис. 1. Функциональная схема управления дробилкой:

ДР – дробилка;

ТI – трансформатор тока;

TV – трансформатор напряжения;

ИП – измерительный преобразователь;

ПИД – контроллер с ПИД регулятором;

ПЧ – преобразователь частоты;

ПШ – шнековый питатель, АД – электродвигатель дробилки;

АД2 –электродвигатель питателя преобразователя частоты ПЧ, который уменьшает частоту вращения шнека и, соответственно, его производительность. В результате уменьшения производительности шнека, уменьшается количество зерна поступающего в дробилку, следовательно уменьшается мощ ность на валу электродвигателя двигателя АД1.

Структурная схема управления зернодробилкой представле на на рисунке 2.

Рис. 2. Структурная схема управления дробилкой Поиск оптимальных параметров ПИД-регулятора в системе управления дробилкой аналитическим путем представляется слож ной задачей. Поэтому оптимальные параметры определяются по средством моделирования.Для построения и исследования матема тической модели использовался пакет прикладных программ (ППП) MATLAB, который имеет все необходимые для нашей модели ма тематические функции. Так же ППП MATLAB имеет встроенную среду моделирования Sumilink, позволяющую наглядно имитировать различные системы, и элементы позволяющие автоматизировать процесс поиска оптимальных параметров систем управления.

Структурная схема управления дробилкой, представленная на рисунке 2, в среде Sumilink имеет следующий вид (рис. 3).

Рис. 3. Структурная схема системы стабилизации загрузки дробилки Блок Subtract на структурной схеме (рис. 3) представляет элемент сравнения. Блоки PB, Integ, Integrator, Diff, Transfer Fcn, De rivative и Add1 – ПИД-регулятор. Блок Fr – частотный преобразова тель. Блоки Transport Shnek и Shnek – шнек с электроприводом. Бло ки Transport Drob и Drob – дробилку.

Параметры передаточных функций частотного преобразова теля, шнека, дробилки и датчика, определенные по результатам экс перимента и аналитическим путем, сведены в таблицу (таблица 1).

Таблица 1. Коэффициенты передаточных функций преобразователя Параметры Kp, Ki, Kd определяются с помощью оптимиза тора.

Оптимизатор методом перебора изменяет параметры ПИД регулятора Kp, Ki, Kd и для каждой комбинации просчитывает пе реходной процесс в замкнутой системе управления по изменению задающего воздействия. Перебор при поиске оптимальных значений параметров происходит, пока переходной процесс не станет соот ветствовать заданным значениям параметров переходного процесса.

Это время переходного процесса (30с), перерегулирование (20%) и статическая ошибка (2%). Заданные параметры переходного процес са образуют границы, которые на рисунке 4 представлены толстыми линиями.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
 




Похожие материалы:

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) Открытое акционерное ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОХИМИИ им. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. В. В. ДОКУЧАЕВА УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ Министр сельского хозяйства Президент Российской академии Российской Федерации сельскохозяйственных наук _А. В. Гордеев _Г. А. Романенко 24 сентября 2003 г. 17 сентября 2003 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ...»

«МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно- производственной конференции Москва 2006 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно-производственной конференции, посвященной 40-летию начала осуществления широкомасштабной программы мелиорации Москва 2006 УДК 631.6 М 54 ...»

«ПЧЕЛОВОДСТВО А.Г МЕГЕДЬ В.П. ПОЛИЩУК Допущено Государственным агропромышленным комитетом Украинской ССР в качестве учебника для средних специальных учебных заведений по специальностям Пчеловодство и Зоотехния Киев Выща школа 1990 ББК 46.91я723 М41 УДК 638.1(075.3) Рецензенты: преподаватель М. И. Совкунец (Борзнянский совхоз-техникум Черни говской области), И. Ф. Доля (заведующий пчелофермой Республиканского учеб но-производственного комбината по пчеловодству) Переведено с издания: Мегедь О. Г., ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет. Институт наук о Земле ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVII Докучаевские молодежные чтения посвященной 110-летию Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева НОВЫЕ ВЕХИ В РАЗВИТИИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВА ПОЗНАНИЯ ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVI Докучаевские молодежные чтения посвященной 130-летию со дня выхода в свет книги Русский чернозем В.В. Докучаева ЗАКОНЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: НОВЫЕ ВЫЗОВЫ 4– 6 марта 2013 года ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XV Докучаевские молодежные чтения посвященной 150-летию со дня рождения Р.В. Ризположенского ПОЧВА КАК ПРИРОДНАЯ БИОГЕОМЕМБРАНА 1– 3 марта 2012 года Санкт-Петербург ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В.Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения посвященной 165-летию со дня рождения В.В.Докучаева ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ СТРЕССОВ 1– 4 марта 2011 года Санкт-Петербург ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ АССОЦИАЦИЯ МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ЗНАНИЯ МОЛОДЫХ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И АПК СТРАНЫ Санкт-Петербург 2012 1 УДК: 619 (063) Материалы международной научной конференции студентов, аспи рантов и молодых ученых Знания ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ ХІІ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 18-20 мая 2011 года) В ТРЕХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 3 АГРОНОМИЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ ЗООТЕХНИЯ ВЕТЕРИНАРИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ К 60-летию вуза Гродно УО ГГАУ УДК 63 (06) ББК М Материалы ХІІ Международной студенческой научной конференции. – Гродно, 2011. – ...»

«Казанский (Приволжский) федеральный университет Общество почвоведов им. В.В. Докучаева Институт проблем экологии и недропользования АН РТ НАСЛЕДИЕ И.В. ТЮРИНА В СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ В ПОЧВОВЕДЕНИИ Материалы международной научной конференции Казань, 15-17 октября 2013 г. И.В.Тюрин (1892-1962) Казань 2013 УДК 631.4 ББК 40.3 Печатается по решению Ученого совета Института фундаментальной медицины и биологии ФГБОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Наследие И.В. Тюрина в ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издательство Санкт-Петербургского университета 2012 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2012 УДК 631.4 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: Б.Ф. Апарин (председатель), Е.В. Абакумов, ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издательство Санкт-Петербургского университета 2009 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2009 УДК 631.4 + 577.34 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: И.А. Горлинский (председатель), Б.Ф. ...»

«X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 25-27 сентября 2013 г. г. Благовещенск АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ БОТАНИЧЕСКОГО САДА-ИНСТИТУТА ДВО РАН АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ WWF РОССИИ БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЮЗА АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РУССКОГО БОТАНИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ АФ БСИ ДВО РАН X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ 25-27 сентября ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЫ IX МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ 31 марта 2011 Димитровград 2011 г. УДК 631 Редакционная коллегия: Главный редактор Х.Х. Губейдуллин Научный редактор Т.А. Мащенко Редакционная коллегия И.И. Шигапов А.М. Кадырова ...»

«Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки (Россия) Германо-российский кооперационный проект Развитие и внедрение современных технологий производства молока и говядины в РФ III РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Перспективы развития сельского хозяйства: кормопроизводство и кормление КРС как предпосылка высокой продуктивности в молочном и мясном скотоводстве ...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина В.А. Марков, Е.С. Иванов, Е.А. Лупанов Биоразнообразие и охрана природы Учебное пособие Рязань 2009 ББК 20.1я73 М26 Печатается по решению учебно-методического совета Государ ственного образовательного учреждения высшего профессиональ ного образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина в соответствии с ...»

«МАРЧЕНКОВ С.Я. ЛЮДИ ТОГДА БЫЛИ ДРУГИЕ РОМАН НОРДМЕДИЗДАТ САНКТ ПЕТЕРБУРГ 2010 Г. МАРЧЕНКОВ С.Я. ЛЮДИ ТОГДА БЫЛИ ДРУГИЕ. Санкт Петербург: Нордмедиздат, 2010. С.384. ISBN 978 5 98306 080 7 © МАРЧЕНКОВ С.Я., 2010 Оригинал макет подготовлен издательством НОРДМЕДИЗДАТ medizdat@mail.wplus.net Санкт Петербург, Лиговский пр., д.56/Г, оф.100. (812)764 79 31 Отпечатано с готовых диапозитивов в типографии “Турусел”. Бумага офсетная. Печать офсетная. Подписано в печать 28.05.2010 г. Тираж 50 экз. Объем 24 ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.