789

Литература 1.Липкович И.Э. Человеко-машинные системы в агроинженерной сфере растени-

еводства: механико-эргономические основы создания и функционирования. – Ростов н/Д:

ООО «Терра», 2004. - 612 с.

2. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве: Учебное пособие // Черноиванов В.И., Бледных В.В., Северный А.Э. и др. Под ред. В.И. Черноивано- ва.Москва-Челябинск: ГОСНИТИ, ЧГАУ, 2003. – 992 с

УДК 631.374

Е.А. Лялин, М.А. Трутнев,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

НАПРАВЛЕНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СПИРАЛЬНО-ВИНТОВЫХ ПИТАТЕЛЕЙ

Представлено описание спирально-винтового питателя (СВП). Дана их классификация в соответствии с организацией технологического процесса, а также числу и расположению спиралей. Представлен рабочий орган СВП различного сечения. Приведена и дана связь основных классификационных геометрических признаков.

Ключевые слова: Спирально-винтовой питатель, классификация, спираль, сечение, параметры.

В сельском хозяйстве, как и в ряде отраслей промышленности, непрерывная подача хорошо сыпучих зернистых материалов в виде непрерывного потока, либо в виде порций является важной составляющей технологических операций. Надежное питание с регулируемой производительностью выступают определяющими в случае выбора технического устройства, позволяющего реализовать соответствующее отдельное звено технологического процесса. Для регулярного и равномерного питания машин в сельском хозяйстве часто применяются спиральновинтовые питатели (СВП), представляющие собой одну, две или даже три вращающихся цилиндрические винтовые спирали (пружины) вставленные одна в другую и помещенные в кожух, а при необходимости в гибкую трубу. Благодаря такой конструкции механизм позволяет транспортировать материал по сложным пространственным трассам [1].

Схема простейшего спирально-винтового питателя представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Принципиальная схема спирально-винтового питателя

11

Цилиндрическая винтовая спираль 1 – рабочий орган СВП – помещена в гибкий (резиновый, полиэтиленовый и т.п.) корпус 2. Спираль получает вращение через муфту 3 от привода 4. Транспортируемый материал загружается в бункер 5 и из него поступает на пружину, которая при своем вращении перемещает материал в гибком корпусе 2.

Систематизация питателей традиционно производится по нескольким классификационным признакам.Основной является классификация по виду организации технологического процесса и типу рабочих органов питательных устройств (рис.2).

Спирально-винтовых питателей большое количество, но наибольшее применение на практике получили питатели: двух спиральные, трех спиральные, шнеко-спиральные, спирально-винтовые с тросом в центре, спирально-винтовые с валом в центре (рис. 2).

В большинстве случаев сечение проволоки рабочего органа СВП является круглым, но также сечению придают прямоугольную, квадратную форму (рис.3,4), и при этом используются сплющенная и многожильная проволоки. Все сказанное можно перенести и на случай, когда рабочий орган - комбинация нескольких спиральных винтов, шнеков.

СВП

Организация тех.

Непрерывноциклического действия

Рис. 2. Классификация питателей в соответствии с организацией технологического процесса, числу и расположению спиралей

12

Рабочий орган СВП

Рис.3. Виды сечений проволоки

Типоразмерный ряд питателей довольно широк, что обуславливается числом геометрических параметров как рабочего органа, так и кожуха, которые можно варьировать и создавать их конкретные сочетания. В самом деле, даже неизменное значение этих параметров по всей протяженности СВП оставляет ихколичество большим десяти. На рис. 5 отражены лишь самые существенные характеристики, дающие наибольший вклад в подачу СВП [2].

Рис. 4. Варианты пружин

Рис. 5. Основные геометрические параметры СВП

К этим характеристикам можно отнести: рабочий (внутренний) диаметр корпуса Dk; диаметр проволоки спирали d, или тип сечения спирали и его размеры; наружный диаметр спирали Dп; средний диаметр спирали Dcp; индекс пружины С; угол подъема витков αср; шаг витков S; угол наклона механизма к горизонту

13

φ; угол наклона механизма к вертикали δ; радиус изгиба корпуса R; длина спирали l; число витков спирали Z [2,3].

Основные геометрические параметры СВП можно связать между собой следующими зависимостями:

С = Dcp/d; S= l/Z; αcp=arktg S/(π·Dcp).

Индекс спирали характеризует кривизну витка. Спираль с индексом С<4 применять в рассматриваемых механизмах не рекомендуется из-за высокой концентрации напряжений в витках.

Отметим, что геометрические параметры можно разделить на статические (постоянные) – не изменяемые в процессе работы СВП, и динамические (регулируемые) – с возможность изменения до необходимого или заданного параметра

(рис.6).

Рис. 6. Геометрические параметры СВП

В связи с выше изложенным можно наметить следующие направления совершенствования СВП:

1.Обеспечение стабильности параметров СВП на стадии проектирования, изготовления и эксплуатации.

2.Повышение точности установки и неизменности во времени регулируемых параметров.

3.Обеспечение стабильности физико-механических свойств дозируемых материалов.

4.Введение автоматического управления процессом дозирования.

Литература

1.Золотарев П.С. Спирально-винтовой транспортер для сыпучих материалов. // Техника и оборудование для села. – 2009. – № 12, с. 25-26.

2.Золотарев П.С., Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана [электронный ресурс] // Обоснование геометрических параметров спираль- но-винтового питателя. – Режим доступа: http://mt2.bmstu.ru/old/BMR2010/ v4/4.pdf, -

Загл. с экрана.

3.Турчанинова Т.П. Техника и технология бестарного хранения муки. – М.: Пищепромиздат, 2009. – 540 с.

14

УДК 621.431

А.Т. Манташов, А.А. Архипов,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКОГО СООТНОШЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАПСОВОГО МАСЛА

При применении альтернативных горючих в ДВС необходимо знать стехиометрическое соотношение компонентов топлива. Предлагается решать эту задачу методом, используемым в ракетостроении. Приведены примеры вычисления стехиометрического коэффициента при сгорании в воздухе продуктов переработки рапсового масла и его смесей с дизельным горючим.

Ключевые слова: рапсовое масло, компонент топлива, условная химическая формула компонента, стехиометрическое соотношение компонентов топлива, коэффициент избытка окислителя.

В настоящее время в дизелестроении автотракторной техники все успешнее решается задача использования альтернативных горючих, что дает возможность совершенствовать рабочие процессы ДВС и тем самым улучшить их экологические и экономические показатели. Альтернативные горючие [1] обычно имеют физико-химические свойства, отличные от свойств дизельного горючего (таблица 1). Поэтому при их использовании возникают проблемы адаптации этих горючих к дизельным двигателям.

Серьезные исследования и широкую перспективу применения имеют альтернативные горючие из возобновляемых источников энергии. Прежде всего, это горючие на основе растительных масел (рапсового, соевого, подсолнечного, арахисового, пальмового) и их производных [2]. В Германии, Австралии, Бразилии, Украине созданы и проходят испытания дизельные двигатели, использующие в качестве горючего продукты переработки рапсового масла в чистом виде или их смеси с углеводородами [3].

Таблица 1

Сравнительные характеристики дизельного и альтернативных горючих

Примечание: «+» – преимущество; «–» – недостаток; «+/–» – сочетание преимущество и недостатков; ДТ – дизельное топливо; КПГ – комприми-рованный природный газ; СНГ – сжиженный нефтяной газ; ДМЭ – диме-тиловый эфир; РМ – рапсовое масло

Для теоретической оценки энергетических характеристик топлива, включающего альтернативное горючие и окислитель (воздух), необходимо уметь вы-

15

числять стехиометрическое соотношение используемых компонентов, К0, .

Из известных методик по оценке К0 предпочтение, на наш взгляд, необходимо отдать методике, изложенной в [4] .

Здесь, прежде всего, каждый компонент записывается условной химической формулой (условной ее называют потому, что молярная масса этого соединения принимается равной 1000г/моль). В общем виде условная химическая формула соединения, содержащего углерод, водород, кислород, серу имеет вид: СbC HbH ObO Sbs , где bi – число грамм-атомов i-го элемента в условной химической формуле. При известном массовом составе химических элементов, входящих в соединение, число bi вычисляется по формуле:

(1)

где qi – массовая доля i-го элемента в соединении; Аi – атомарная масса i-го элемента.

Так сухой воздух с массовыми долями азота qN2 = 0,755 и кислорода qO2 = 0,231 имеет условную химическую формулу N53,9 O14,4.

Дизельное горючее состава qc = 0,870; qн = 0,126 и qo = 0,04, после расчета по формуле 1 записывается условной химической формулой C72,5 H120 O2,5 .

В качестве горючего можно использовать натуральное рапсовое масло после фильтрации. Перспективнее считается горючее, полученное из рапсового масла в виде метилового эфира, а также смеси последнего с дизельным горючим.

Определим условную химическую формулу рапсового масла состава

C18 H34 O2. Массовая доля каждого химического элемента в этом соедине-

Если использовать в качестве горючего натуральное рапсовое масла, а в качестве окислителя – воздух, то величина стехиометрического коэффициента по 3 определится как:

К0 = – = – = 12,57 .

Это означает, что для полного сгорания одного килограмма рапсового масла требуется не менее 12,57 килограмма воздуха.

Если горючее представляет собой смесь различных химических соединений, то массовый состав компонента можно определить при помощи выражения

16

ляемое по формуле 2; – массовая доля к – го соединения в компоненте. Определим условную химическую формулу горючего, состоящего из 30%

рапсового масла и 70% дизельного горючего. Выше приведены массовые доли элементов в рапсовом масле и = 0,113 и дизельном горючем qc = 0,870; qн = 0,126 и qo = 0,04.

По формуле 4 вычислим массовую долю углерода в компоненте

Аналогично найдем массовую долю водорода qн = 0,125 и долю кислорода qo =0,037. На основании вычислений по выражению 2 условная химическая фор-

Такой метод расчета позволяет определять потребное количество воздуха для полного сгорания горючего, состоящего из смеси рапсового масла и других углеводородных горючих.

Литература

1.В.А. Марков и др. Рапсовое масло как альтернативное топливо для дизеля. – М.: «Автомобильная промышленность», 2006, №2.

2.AVL: направления НИОКР в области разработки двигателей для легковых и коммерческих автомобилей: Доклад фирмы AVL на выставке «Современные материалы и технологии в автостроении», 23 сентября 2008 г. / Ф.К. Мозер, П.Л. Герцог, Г. Фрайдль и др. - М.: ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ».

3.www.bioethanol.ru/biodiesel/news/737/

4.В.Е. Алемасов и др. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. В 5 т. – М.: ВИНИТИ, 1971-1974.

УДК 658.658.18

А.В. Сотин, Л.В. Крашевский, А.М.Романов

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

В статье рассмотрены нерешенные проблемы построения системы мониторинга параметров электробезопасности. Среди основных проблем построения системы мониторинга можно выделить отсутствие контроля пропадания цепи между заземляющим устройством и заземляемыми элементами; контроль короткого замыкания электроустановки; измерение и контроль допустимых пределов изменения удельного сопротивления грунта в районе заземляющего устройства, что приводит к некорректной работе электрокоммутационного оборудования, систем охранной и пожарной безопасности, влияет на работоспособность контроль- но-измерительных приборов и систем передачи данных.

Ключевые слова: система, электробезопасность, заземляющее устройство, мониторинг.

17

Введение

Требования по электробезопасности сформулированы в «Правилах устройства электроустановок» и отраслевых ГОСТах. Выполнение данных требований обеспечивает электробезопасность обслуживающего персонала при эксплуатации электрооборудования.

Под электробезопасностью понимается система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного действия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Одним из требований, обеспечивающих безопасную эксплуатацию электрооборудования, является применение заземляющего устройства.

Проблемы монтажа заземляющего устройства.

Принцип построения заземляющего устройства основан на эффекте растекания электротока в земле. Несмотря на то, что земля является плохим проводником электрического тока, электрическое сопротивление земли в силу своей большой площади является сравнительно небольшим.

Свойства грунта как проводника электрического тока характеризуются величиной его удельного сопротивления, которая зависит от характера грунта, его температуры, влажности и концентрации солей в почвенном растворе [1] (таблица 1).

Таблица 1

Значения удельных электрических сопротивлений различных грунтов

При монтаже заземляющего устройства необходимо учитывать, что почва является неоднородной, а в некоторых случаях и многослойной [2] средой с сезонным влагонаполнением. Также следует отметить, что в городской среде монтаж устройств заземления происходит в условиях использования техногенного грунта с еще более вариативными значениями удельного электрического сопротивления.

При эксплуатации электроустановок возникают следующие типичные проблемы: пропадание цепи между заземляющим устройством и заземляемыми элементами; короткое замыкание электроустановки; изменение удельного сопротивления грунта в районе заземляющего устройства, что приводит к некорректной работе электрокоммутационного оборудования, систем охранной и пожарной безопасности, влияет на работоспособность контрольно-измерительных приборов и систем передачи данных.

18

Таким образом, одним из путей обеспечения требуемого уровня электробезопасности является организация мониторинга технического состояния заземляющего устройства. Наиболее актуальной данная задача является для редкопосещаемых технологических объектов, так как надежность работы всех электронных подсистем напрямую зависит от качества заземления.

Технологический мониторинг параметров состояния заземляющего устройства

Существующие системы аварийно-технологического мониторинга [3] контролируют различные параметры систем «жизнеобеспечения» и пожарной безопасности объекта. Однако, несмотря на то, что надежность работы всех контролируемых систем напрямую зависит от состояния системы электробезопасности, мониторинг параметров этой системы не осуществляется.

Согласно правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей (приказ Министерства Энергетики РФ от 13.01.2003 №6) для определения технического состояния заземляющего устройства в соответствии с нормами испытаний электрооборудования необходимо контролировать следующие параметры:

сопротивление заземляющего устройства;

напряжение прикосновения (в электроустановках, заземляющее устройство которых выполнено по нормам на напряжение прикосновения),

наличие цепи между заземляющим устройством и заземляемыми элементами, а также соединений естественных заземлителей с заземляющим устройством;

токи короткого замыкания электроустановки и контроль состояния пробивных предохранителей;

удельное сопротивление грунта в районе заземляющего устройства. Современные инструментальные средства измерения электрических пара-

метров, сопряженные с системами телеметрического контроля, позволяют реализовать дистанционный мониторинг состояния заземляющего устройства в полном соответствии с требованиями приказа.

Выводы

При построении системы технологического мониторинга наряду с «традиционными» характеристиками технических систем необходимо предусмотреть телеметрию параметров электробезопасности. Варианты реализации этого мониторинга обусловлены режимом эксплуатации и важностью объекта.

Литература

1.Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. Учеб. пособие для вузов, – М. – Энергия, 1979

2.Еремченко О.З., Шестаков И.Е., Чирков Ф.В., Филькин Т.Г. Выделение редких

иисчезающих почв в связи с созданием красной книги почв Пермского края. Вестник Пермского университета. Вып.9 (25) 2008г.

3.Сотин А.В., Крашевский Л.В., Романов А.М. Использование независимой системы мониторинга для обеспечения безопасности населения при чрезвычайных ситуациях.

19

УДК 631.363

Н.В. Трутнев, Е.А. Лялин,

ФГБОУ ВПО Пермской ГСХА, г. Пермь, Россия

ПОГРЕШНОСТЬ ДОЗИРОВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И РАЗДАЧИ КОРМОВ

Современные смесители-раздатчики (миксеры) осуществляют дозирование, смешивание и раздачу кормов на фермах. За счет многофункциональности миксеров снижается стоимость приготовления и раздачи кормов, однако при увеличении количества операций, соответственно увеличивается и погрешность процесса. Предложен комплексный показатель, учитывающий погрешности при дозировании, смешивании и раздаче кормов. Имеется обоснование основных составляющих комплексного показателя.

Ключевые слова: смеситель-раздатчик, миксер, дозирование, смешивание, раздача, корм, отклонение, точность, погрешность.

Внастоящее время многие рентабельные хозяйства имеют современное оборудование для содержания коров и получения молока. Данные хозяйства постепенно отходят от создания кормоцехов по приготовлению кормов, считая более эффективным готовить корма в смесителе-раздатчике (миксере).

Современные миксеры имеют возможность измельчать и смешивать компоненты рациона, на них имеется весовое устройство для дозирования материалов. Однако при использовании данных миксеров практически не учитывается погрешность при приготовлении и раздаче кормов.

Впроцессе приготовления кормов большую роль играет качество кормов, точность дозирования и однородность смешивания компонентов, а также качество раздачи кормов. Процессами дозирования и определением времени оптимального дозирования материалов занималось значительное количество ученых [1], [2], [3].

Достаточно распространенное дозирование с программным заданием функции интенсивности подачи от времени, т.е. дозирование без системы обратной связи, не является оптимальным [2]. Поэтому необходимо рассматривать процесс приготовления и раздачи кормов с автоматическим управлением.

Вобщем виде реализация выходного процесса у(t) представляет собой случайную функцию в виде [4]:

дозирования i-го материала компонентов рациона; β – показатель, характеризую-

20