902

Технические характеристики машин СКО-100 / СКО-200 представлены в таблице 1.

Таблица 1

Технические характеристики машин СКО-100 и СКО-200

Преимуществами машин являются: высокая технологическая эффективность благодаря большой площади сит и возможности их устанавливать самостоятельно в зависимости от конкретных условий, регулировка угла наклона барабана, что расширяет возможности скальператора, быстрая замена сит.

Цилиндрические очистители SD 10 / SD 15 компании PETKUS (Германия) [2] используются для предварительной очистки сыпучего сырья, например, зерновых, масличных и бобовых культур (Рис.2).

Очиститель без аспирации Очиститель с аспирацией

Рис. 2 Схема работы барабанных очистителей SD 10 / SD 15 компании PETKUS:

1 –очищаемый материал, 2 -очищенный продукт, 3 –крупные примеси, 4 –легкие примеси, 5 –воздушный поток с примесями, направляемыми в циклон

Они используются главным образом на участке приема сырья для отделения крупных и грубых примесей.

Очистители работают следующим образом. Зерно поступает в машину через загрузочный клапан. Это обеспечивает оптимальное распределение продукта по ширине даже при колебаниях пропускной способности и меняющихся свойствах сырья. Зерно проходит сквозь вращающийся решетный барабан. При этом на внешней стороне решетного барабана осуществляется отделение и удаление крупных и грубых примесей. При комплектации очистителя аспирационной системой выполняется дополнительная очистка зерна по аэродинамическим свойствам потоком воздуха. Пыль и легкие примеси попадают в осадочную камеру, откуда они извлекаются с помощью разгрузочного шнека. Очищенное зерно выходит из очистителя через разгрузочную воронку. Преимуществом установки является высокая пропускная способность, в том числе при предварительной очистке влажного зерна.

Технические характеристики барабанных очистителей SD10 / SD15 представлены в таблице 2.

311

Зерноочистительные сепараторы "ЛУЧ" с цилиндрическими решетами фирмы «Олис» (Украина) предназначены для очистки зерна сельскохозяйственных культур от крупных, мелких и легких примесей.

Машина состоит ситового и воздушного сепараторов. Исходное зерно, поступающее в машину через приемный патрубок, продувается встречным потоком воздуха, при этом происходит отделение легких примесей. После чего зерно попадает в ситовой барабан, где происходит его очистка от примесей, отличающихся размерами. Полученные фракции очищенного зерна и примесей раздельно выводятся из машины через выпускные патрубки. Очистка сит производится блоками подвижных щѐток и катков. Ситовой сепаратор позволяет выполнять следующие операции: предварительную очистку, первичную очистку, вторичную очистку семян.

Схемы работы сепаратора представлены на рисунке 3.

Рис.3 Схемы работы зерноочистительного сепаратора «ЛУЧ»

Технические характеристики Зерноочистительной машины "ЛУЧ" ЗСО представлены в таблице 3.

Преимуществами машин являются: отсутствие травмирования зерна, что обеспечивает эффективное использование сепаратора для очистки семенного материала, эффективная очистка влажного и сильно засоренного зерна, возможность регулирования угла наклона барабана.

Выводы: 1.Зерноочистительные машины с цилиндрическими решетами выпускают как отечественные, так и зарубежные компании.

2.Фирма «Олис» (Украина) выпускает два типа машин с цилиндрическими решетами с внутренней рабочей поверхностью: двухсекционные сепараторы СКО-100 и СКО-200 (первый тип) и четырехсекционные сепараторы "ЛУЧ" (второй тип). Цилиндрические решета диамет-

312

ром 600мм, 900мм, 1260мм и длиной до 5560мм работают в тихоходном режиме. Двухсекционные решета работают на предварительной очистке от легких, крупных или от легких, крупных и мелких примесей. Производительность на предварительной очистке достигает 200 кг/ч (очистка от легких и крупных примесей).

3.Четырехсекционные цилиндрические решета диаметров 600, 900, 1260мм и длиной 4145, 5565мм работают в тихоходном режиме на предварительной, первичной,

вторичной очистке с призводительностями 40-200 т/ч –на предварительной очистке, 25-150 т/ч – на первичной, 6,5-25- на вторичной очистке.

4.Барабанные очистителей SD 10 / SD 15 компании PETKUS (Германия) с внешней рабочей поверхностью имеют производитедьность 70-100 т/ч.

5.Одним из направлений совершенствования очистки зерна и семян является создание зерноочистительных агрегатов, объединяющих сепарирующие органы, в том числе и с цилиндрическими решетами, соединенные между собой различными связями, с целью реализации различных схем очистки, в том числе с фракционированием по конкретным признакам и их совокупности. Это позволит управлять качеством фракций и в зависимости от состава исходного материала, что приведет к увеличению выхода семян требуемого качества и снижению энергетических затрат на их подготовку.

ный ресурс]. URL: https://www.olis.com.ua/

2. Strong Seed. Healthy Grain. PETKUS. [Электронный ресурс]. URL: http://russian.petkus.de/

УДК 620.9

Д.А. Глебов – магистрант 2 курса, С.М. Боровских – ст. преподаватель;

В.С. Кошман – научный руководитель, канд. техн. наук, доцент; ФГБОУ ВО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВЗАИМОСВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Аннотация. В статье предложена методика расчета параметров ветроэнергетической установки вертикального типа для генерирования электрической энергии с использованием неодимовых магнитов. Рассчитана величина критерия подобия и выявлена взаимосвязь между параметрами ветроэнергетической установки.

Ключевые слова: ветроэнергетическая установка, неодимовые магниты, напряжѐнность электрического поля, магнитный поток, электродвижущая сила.

Введение. Как известно, сельскохозяйственные предприятия существенно нуждаются в источниках электрической энергии. К сожалению, обеспечить централизованное энергоснабжение для предприятий удается редко, поэтому автономные источники энергии жизненно необходимы современному сельскому хозяйству.Одним из перспективных направлений получения энергии является ветроэнергетика

Целью настоящей работы является разработка методики расчета параметров ветроэнергетической установки, а так же ее экспериментальное подтверждение.

Расчет электродвижущей силы генератора.

Для предлагаемого генератора электродвижущая сила (ЭДС) рассчитывается по формуле

n – число пар полюсов (для нашего генератора n=8);

313

.

Получив параметры площади поперечного сечения проводника, определим сопротивление катушки, подставив его в формулу (8)

Отсюда найдем силу тока генератора

314

Подставив выражение (10) в (1), получаем величину электродвижущей силы для генера-

тора:

(14)

.

Определение параметров ветроэнергетической установки

Примем, что мощность одного яруса генератора будет составлять 100 Вт, тогда есть возможность высчитать коэффициент подобия

где Р – необходимая мощность; – мощность модели. Имеем числовое значение

,

проявляющее практический интерес.

Выводы. Предложенная методика расчета ветрогенератора позволяет в полной мере рассчитать необходимые параметры установки. Собрана рабочая модель ветроэнергетической установки применительно к условиям Пермского края. Организовано экспериментальное исследование собранной модели и получены результаты опытов.Установлено, мощность генератора Вт; электродвижущая сила .

Рассчитаны геометрические параметры ветроэнергетической установки. Для получения ВЭУ мощностью 3 кВт необходимо 30 блоков мощностью по 100 Вт. Установка должна быть в 48 раз больше экспериментальной модели, а радиус установки будет составлять п о- рядка R ≈10м.

Для сборки установки рекомендуется использовать более мощные магниты класса N48, N50, N52. Это позволит повысить мощность и, тем самым, уменьшить габариты установки.

Литература

1. Ветроустановка своими руками [Электронный ресурс]. URL:http://samstroy.info/vetryak/vetrocoleso_Remark.Post.Form.Show.htm (дата доступа: 22.03.2016).

2. Ветроэнергетика [Электронный ресурс]. URL: https://docviewer.yandex.ru/?url=http% 3A%2F%2Fportal.tpu.ru%2FSHARED%2Fn%2FNASA%2FEducation%2FNiVIE%2FTab%2Fp3.pdf&name=p3.pdf&lang =ru&c=58b3fc3bc36a (дата доступа: 27.02.2017).

3.Давление ветра в зависимости от скорости и сила ветра на препятствии. Ветровая нагрузка в первом при-

ближении [Электронный ресурс]. URL:http://tehtab.ru/Guide/GuidePhysics/Climate/WindPressure/ (дата доступа: 27.02.2017).

4.Магнитная восприимчивость веществ и элементов (Таблица) [Электронный ресурс]. URL: http://infotables.ru/fizika/371-magnitnaya-vospriimchivost (дата доступа: 27.02.2017).

5.Неодимовые магниты характеристики. [Электронный ресурс]. URL: http://tdm96.ru/?p=558 (дата доступа:

27.02.2017).

315

6.Расчет вертикальныхветрогенераторов [Электронный ресурс]. URL: http://e- veterok.ru/rashet_vertikalnogo_vetrogeneratora.php(дата доступа: 27.02.2017).

7.Расчет ветрогенератора.Расчет Мощности ветрогенератора, ветровой турбины. Расчет относительно скоро-

сти ветра [Электронный ресурс]. URL:http://vetrodvig.ru/moshhnost-vetrogeneratora-vetrovojj-turbiny-raschet- otnositelno-skorosti-vetra/ (дата доступа: 27.02.2017).

УДК 620.9

Д.А. Глебов – магистрант 2 курса, С.М. Боровских – ст. преподаватель;

В.С. Кошман – научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, ФГБОУ ВО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ВЕТРА ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Аннотация. В статье предложена методика расчета параметров ветроэнергетической установки вертикального типа для генерирования электрической энергии с использованием неодимовых магнитов. Рассчитан коэффициент использования энергии ветра.

Ключевые слова: ветроэнергетическая установка, неодимовые магниты, коэффициент использования энергии ветра.

Введение. Сельскохозяйственные предприятия существенно нуждаются в источниках электрической энергии. К сожалению, обеспечить централизованное энергоснабжение для предприятий удается редко, поэтому автономные источники энергии жизненно необходимы современному сельскому хозяйству. Одним из перспективных направлений получения энергии является ветроэнергетика.

Целью настоящей работы является разработка методики расчета коэффициента использования энергии ветра ветроэнергетической установки, а так же ее экспериментальное под-

Установлено, что для получения максимальной величины коэффициента использования

Тогда кинетическая энергия равна

.

Энерговоспринимающая поверхность S ориентирована по нормали к направлению ветра. Воздушный поток, вследствие его торможения, получит подпор и будет обтекать поверхность и оказывать усилие . Вследствие действия этой силы, поверхность будет перемещаться в

Подставив числовые значения в формулу (8) получим

.

Величину называют коэффициентом использования энергии ветра (КИЭВ). Из уравнения мы видим, что КИЭВ зависит от скорости перемещения поверхности лопасти в направлении ветра.

Выводы. Альтернативные источники энергии являются самыми перспективными. Они позволяют получать энергию не нанося вреда окружающей природе, не требуют затрат на топливо, а так же являются автономными, что позволяет им работать в удаленных уголках страны.

Предложенная методика расчета ветрогенератора позволяет в полной мере рассчитать необходимые параметры установки. Собрана рабочая модель ветроэнергетической установки применительно к условиям Пермского края. Организовано экспериментальное исследование собранной модели и получены результаты опытов. Установлен коэффициент использования

Литература

1.Ветроустановка своими руками [Электронный ресурс]. URL: http://sam-stroy.info/vetryak/ vetrocoleso_Remark.Post.Form.Show.htm (дата доступа: 22.03.2016).

2.Ветроэнергетика [Электронный ресурс]. URL: https://docviewer.yandex.ru/?url=http%3A% 2F%2Fportal.tpu.ru%2FSHARED%2Fn%2FNASA%2FEducation%2FNiVIE%2FTab%2Fp3.pdf&name=p3.pdf&lang=ru& c=58b3fc3bc36a (дата доступа: 27.02.2017).

3.Давление ветра в зависимости от скорости и сила ветра на препятствии. Ветровая нагрузка в первом при-

ближении [Электронный ресурс]. URL:http://tehtab.ru/Guide/GuidePhysics/Climate/WindPressure/ (дата доступа: 27.02.2017).

4.Неодимовые магниты характеристики. [Электронный ресурс]. URL:http://tdm96.ru/?p=558 (дата доступа:

27.02.2017).

5.Расчет вертикальных ветрогенераторов [Электронный ресурс]. URL: http://e-veterok.ru/ rashet_vertikalnogo_vetrogeneratora.php(дата доступа: 27.02.2017).

317

УДК 631.3:631.172

А.С. Дружинин – магистр 2 курса; О. С. Сергеева – научный руководитель, канд. биол. наук, доцент,

ФГБОУ ВО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК НА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ПЕРМСКОГО КРАЯ

Аннотация. В статье проведена оценка использования биогазовых установок в сельском хозяйстве, и поднимаются наиболее существенные проблемы, с которыми сталкиваются производители и пользователи, заинтересованные в применении биогазовых установок.

Ключевые слова: биогазовая установка, переработка навоза, эксплуатации установок.

Сегодня в России ежегодно накапливается миллионы тонн органических отходов, переработка которых может быть источником экологически чистого топлива – биогаза. Это вещество, полученное в результате потребления органики и реализации жизненных процессов бактерий трех видов. При очистке биогаза от примесей получается газ, не отличающийся от природного.

Впоследнее время во всем мире активно растет не только количество отдельных биогазовых установок, но и строительство целых биогазовых парков. Установка для производства биогаза – это аналог атомного реактора с расположенными внутри миксерами для измельчения органики. Сырьем служит трава, молочная сыворотка, отходы производств, бытовые отходы населения, навоз, помет птиц. Большинство видов сырья можно смешивать друг с другом. Такая система очистки сама себя окупает, да еще и приносит прибыль. Ведь отходы животноводческих комплексов бесплатны, а сама установка потребляет всего 10-15% энергии. На выходе установки образуется биогаз, электричество, тепло и удобрения.

Цель данной работы – проанализировать проблемы внедрения биогазовых установок на территории Пермского края.

О преимуществах биогазовых установок достаточно хорошо известно. Прежде всего стоит отметить доступность сырья для работы, соответственно, полное отсутствие топливных затрат в структуре операционных расходов, непрерывность технологического цикла и максимальный коэффициент использования установленной мощности, что сокращает окупаемость биогазовых установок и отличает их от прочих возобновляемых источников энергии. Немаловажно, что биогазовые установки могут быть размещены в любом районе и не требуют строительства дорогостоящих газопроводов и сетевой инфраструктуры, а также позволяют потребителям энергии сэкономить на стоимости подключения к сетям [2]. Еще одним преимуществом биогазовых установок является беспрерывный график работы, управление системой автоматики.

Внашей стране первая биогазовая установка промышленного масштаба была введена в

эксплуатацию в 2009 году в Калужской области. Станция находилась в непосредственной близости от молочно-товарной фермы. Сырьем послужили органические отходы крупного рогато-

го скота, остатки кормов, силос [2]. На сегодняшний день станция ежедневно перерабатывает 120 м3 отходов. За несколько лет биогазовые установки были введены в эксплуатацию и в других регионах России, в том числе на предприятиях Пермского края.

Вкачестве примера можно привести фермерское хозяйство, специализирующееся на разведении перепелов из деревни Катыши, Краснокамского района Пермского края. Предприятие перешло на полное автономное теплоснабжение благодаря использованию биогазового реактора по переработке навоза в природный газ. Установка спроектирована Краснокамским ремонт- но-механическим заводом (КРМЗ). Биореактор работает на органическом топливе и состоит из бака объемом 25 м³ и поршневой электрогазостанции мощностью 6 КВт с напряжением 380 В. Установка вырабатывает около 300 м³ природного газа в сутки. Для получения 1 КВт требуется 0,3 м³ биологического газа. Мощности биореактора хватает на обогрев жилого помещения, теплицы и свинарника площадью 2800 м², а также на обеспечение хозяйства горячей водой. Аналогичные установки эксплатируются так же на предприятиях Лысьвы и Чайковского [1].

318

Было бы заблуждением считать, что установка и эксплуатация биогазовых установок проста. При проектировании теплоэлектростанции на биогазе за основу была взята европейская технология и адаптирована к российским условиям. Таким образом, во-первых, были установлены мощные измельчители органических отходов, полностью изменена система автоматики. Во-вторых, были внесены изменения, чтобы приспособить работу станции к изменчивости характеристик химического состава навоза и, как следствие, колебаний метанового числа (характеризующего детонационную стойкость газообразного топлива) - от 38 до 70. При низких значениях метанового числа станция просто отключалась. Сейчас же удалось добиться постоянного содержания более 70% метана в газе, что обеспечивает четкую устойчивую работу и постоянный выход электроэнергии и тепла. Что касается энергетической и тепломеханической частей установки, то их пришлось переделывать полностью, т.к. изначальные параметры не адаптированы к российским нормативам и надзорные органы просто не допустили бы станцию к эксплуатации [3].

Испытанием для биогазовой станции в условиях Пермского края может стать суровая зима, когда температура опускается до -400С. В таких условиях замерзает субстрат, идет расслоение газа. Тогда необходимо проводить работы по дополнительному утеплению трубопроводов и самих метантенков, устанавливать электрические котлы для обеспечения более стабильной нагрузки на газопоршневые установки и снабжения потребителей дополнительной тепловой энергией. Летом в нашей полосе температура воздуха, напротив, достигает +300С. Отметим, что южно-европейские компании, эксплуатирующие биогазовые станции, легко справляются с жарой, но никак не с такими перепадами температур. Это еще одна сложность. Станции, работающей в аналогичных климатических условиях (от -400С до + 400 С), в мире больше нет.

В работе биогазового комплекса задействовано минимальное количество персонала: для выполнения необходимых ежедневных технологических операций одному оператору требуется не более 2-4 ч. в день. Стабильная ежедневная работа биогазовой установки требует высокого уровня дисциплины обслуживающего персонала для получения высоких объемов биогаза и биоудобрений и долгой службы установки. Многие проблемы случаются из-за ошибок в эксплуатации. Такие проблемы могут быть сведены к минимуму путем хорошего обучения персонала и получением консультаций профессионалов по эксплуатации установки. Зачастую на предприятиях края, особенно если они находятся в сельской местности, нет таких работников, которые бы прошли специализированное обучение. В связи с этим, ремонт и обслуживание установки выполняют специализированные компании, работающие по договору. Можно сделать вывод о том, что обслуживание установки усилиями третьих лиц приводит к значительным затратам предприятия.

Рассуждая о затратах, не следует забывать о проблеме окупаемости биогазовых установок на территории Пермского края. Учитывая уровень развития сельского хозяйства в крае, а так же тот факт, что сельскохозяйственная продукция в основном производится для местного потребления и за пределы края вывозится в малых объемах, можно говорить о том, что предприятиям потребуется довольно много времени на то, чтобы стоимость установки окупилась.

Таким образом, на первый план выходят экономические проблемы, с которыми предприятия края вряд ли смогут справиться самостоятельно. Для того, чтобы производители сельскохозяйственной продукции были заинтересованы в приобретении биогазовых установок необходима в первую очередь финансовая поддержка со стороны государства. Пока этого не наблюдается. Наверное, поэтому во многих регионах России областью применения установок по производству биогаза остаются крупные агропромышленные комплексы, которые сосредоточены в центральных и южных районах. Предприятиям Пермского края, заинтересованным в развитии экологически безопасных способах переработки отходов, остается либо искать крупных инвесторов, либо ждать, когда ими заинтересуется государство.

Литература

1.В Пермском крае развивается биогазовое производство. [Электронный ресурс] // Альтернативная энергия.

URL: http://aenergy.ru/2954 (Дата обращения: 05.02.2017).

2.Применение биогаза в мире. [Электронный ресурс] // URL: http://www.agropages.ru/page/7362.shtml

3.Чернин С.Я., Парубец Ю.С. Российский опыт внедрения биогазовых технологий для производства электрической и тепловой энергии //«Новости теплоснабжения» №08 (132). 2011 г.

319

УДК 331.658

Е.О. Забродин – студент 3 курса; А.Р. Абрамова – научный руководитель, доцент, канд. техн. наук,

ФГБОУ ВО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛА ШАРИКОВОГО ВИНТОВОГО. РАСЧЕТ ВИНТА МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В СРЕДЕ САПР КОМПАС

Аннотация. Представлен результат проверочного расчета на статическую прочностьвинта шарикового автоматического дифференциала для транспортных средств.

Ключевые слова: передачи шариковые винтовые, коэффициент долговечности, коэффициент запаса по прочности, САПР КОМПАС -3D.

В результате проектно-конструкторской работы, проведенной на кафедре Деталей машин ФГОУ ВПО Пермская ГСХА, установлено, что возможно использовать в качестве прототипа для дифференциала трайка (трехколесного взрослого велосипеда) с развязкой задних полуосей дифференциал автоматический Красикова (Нестерова), который применяется во внедорожных автомобилях. Путем расчетов на контактную прочность пбыли получены основные размеры деталей дифференциала, удовлетворяющие габаритным и прочностным требованиям эксплуатации трайка, но не проведены проверочные расчеты.

Цель данной статьи – подтвердить расчеты винта трайка.

Исходные данные для расчета на прочность и долговечность дифференциала были указа-

D=31.66 мм; Высота нарезанной части винта h=31.5мм; Высота гайки (корпуса) H=66.5мм; Число витков резьбы винта –n=4.5.

В общем случае движения силой, движущей трайк, является касательная реакция дороги на ведущее колесо трайка . Схема распределения сил на ведущем колесе велосипеда представлена на рисунке 1. При движении по горизонтальной поверхности развиваемая на ведущих колесах трайка окружная сила (называемая также силой тяги) может быть определена по формуле

-реакция рамы трайка -вес части трайка;V-скорость трайка. Где — крутящий момент создаваемый спортсменом-36 Н*м;

—механический КПД трансмиссии, в среднем 0,8;

-радиус качения колеса -0.3 м;

- момент инерции маховика (педальной группы), ;

—суммарный момент инерции ведущих колес (если спереди 2 коле-

Рисунок 1. Схема нагрузки ведущего переднего колеса трайка.

В результате уточнений в САПР КОМПАС -3D была получена модель винта трайка, представленная на рисунке 1.

320