902

Рисунок 1. Модель винта трайка в среде КОМПАС-3D

Для расчета на прочность полученной модели в пакете САПР КОМПАС – 3D предусмотрена библиотека ARMFEM,применение которой связано с методом конечных элементов для расчета на прочность детали.

В соответствии с методом конечных элементов в этом пакете предусмотрено разбиение объема детали на определенное число правильных объемных фигур – октаэдров или тетраэдров, составление матриц жесткостей для этих фигур и расчет напряжений в узлах-вершинах и на гранях тетраэдров. Программа выбирает зоны с наиболее критичными параметрами и показывает их в цвете. После приложения расчетной нагрузки и разбиения модель приняла вид, приведенный на рисунке 2.

Рисунок 2. Результат разбиения модели на конечное число элементов

На рисунке 3 показано, как можно изучить напряжения по объему детали.

Рисунок 3. Изучение нагрузки в плоскости разреза детали

На рисунке 4 показана таблица с параметрами расчета винта.

321

Рисунок 4. Задание параметров расчета в пакете ARMFEM

В результате расчетов были получены следующие значения:

Эквивалентное напряжение – 12.656 Мпа при допускаемом, полученном в [ ][ ] Мпа;

Максимальное перемещение – 0.000138 мм; Коэффициент запаса по текучести – 1.65, на «резьбе» – 19.04; Коэффициент запаса по прочности – 2.88,

что соответствует общим требованиям к деталям машин транспортных механизмов. Выводы. 1. Модель винта трайка выдержит проектную нагрузку.

2. На основании модели винтаможно создать чертеж винта.

Литература

1.Аптуков В.И.– студент; А.Р.Абрамова – научный руководитель, доцент ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА. Определение размеров шариковинтовой передачи велосипеда. Сборник ВПО ПГСХА. Молодежная наука 2014технологии, инновации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов

истудентов. Пермь , 11-14 марта 2014 г. В 4-х.ч., ч.4.

2.Вольмир А.С., Григорьев Ю.П., Стакевич А.И. Сопротивление материалов. Москва, Дрофа, 2007,с.591.

3.Леликов О.П. Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин. Конспект лекций по курсу деталей машин. Москва, Машиностроение, 2007. 500с.

4.ГОСТ 2 Р31-5-89. Шариковые винтовые передачи. ТУ.

5.ГОСТ 25329 -82. Станки металлорежущие. Передачи винт-гайка качения.

УДК 631.362

Е.О. Забродин, – студент; В.Д. Галкин – профессор, научный руководитель,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СЕМЯОЧИСТИТЕЛЬНЫХ МАШИН КОМПАНИИ CIMBRIA (ДАНИЯ)

Аннотация. Семяочистительные машины компании CIMBRIA имеют возможность выбора до 16 различных вариантов схем очистки семян. Решета обеспечивают высокую производительность за счет увеличенного живого сечения и качественной очистки от застрявших зерен при помощи резиновых шариков. Гравитационные сепараторы производительностью от 2 до 15 т/ч имеют прямоугольные деки со щитками, что позволяет увеличить время сепарирования, а, следовательно, повысить качество очистки. Кроме этого, на поверхности деки в зоне разделения материала на слои устанавливают штифты для ускорения процесса перераспределения семян. Все деки обтянуты металлической сеткой квадратного сечения.

Ключевые слова: семена, воздушно-решѐтные зерноочистительные машины, гравитационные сепараторы.

322

Компания CIMBRIA (Дания) занимается разработкой технологий и машин для очистки, сортирования семян, оборудования для хранения и транспортировки зерна и семян сельскохозяйственных культур, проектирует, производит и монтирует технологические линии с автоматизацией и информационными системами управления. Наряду с обычными деловыми принципами, стимулом работы компании является желание внести свой вклад в обеспечение производства продовольствия.

Целью работы является выявление тенденций совершенствования машин для очистки зерна и семян.

Компания предлагает различные типы воздушно-решетных машин для предварительной и основной очистки семян (Рис.1-5).

Воздушно-решетные машины серии «Дельта» включают 31 модель с площадью решет от 1 до 38 м². Производительность машин составляет от 0,2 т/ч (лабораторные машины) до 360 т/ч (машины предварительной очистки). Они имеют оптимальную амплитуду и частоту колебаний решет, которые очищаются резиновыми шариками. Машины имеют несколько вариантов схем очистки семян в зависимости от засоренности зернового материала. Преимуществом очистителей является уникальная до и после решетная аспирационная система. Подача зернового материала по всей ширине машины осуществляется вибролотком. Частота его вибрации регулируется частотным регулятором, обеспечивающим необходимую производительность.

Воздушно-решетные машины «Дельта» имеют возможность выбора до 16 различных вариантов схем очистки семян. Оптимальная схема разделения материала гарантирует высокую производительность и качество очистки. Решета очищаются при помощи резиновых шариков в специальных блоках. Увеличенное живое сечение решет обеспечивает максимальную производительность.

Решетные станы изготавливаются из фанеры с большим сроком службы. Высоконагруженные поверхности внутри станов изготовлены пластинами из металла.

Машины поставляются с электронной системой управления. Система имеет панель управления исполнительными механизмами и двигателями с частотными регуляторами. Исполнительные механизмы управляют заслонками, установленными в аспирационных системах машин.

Аспирационная система оснащается двумя вентиляторами с неравномерным расположением лопастей, обеспечивающими равномерный поток воздуха. Электронная система управления обеспечивает высокое качество воздушной очистки.

Машины оснащаются кожухами для защиты оператора от всех движущихся частей. Пробы семян для контроля качества очистки отбирают специально разработанными пробоотборниками для удобной и безопасной работы.

Рис. 1. Схема воздушно-решетной машины Дельта Супер 101 производительностью 0,25 т/ч

323

Рис. 2. Схема воздушно-решетной машины Дельта Супер 105 производительностью 7,5 т/ч

Рис.3. Схема воздушно-решетной машины Дельта 116с рециркуляцией воздушного потока производительностью 12 т/ч

Рис. 4. Схема воздушно-решетной машины Дельта 118 с рециркуляцией воздушного потока производительностью 30 т/ч

324

Гравитационные сепараторы предназначены для разделения по удельному весу частиц, которые имеют приблизительно одинаковый размер, составляющий, как правило, от 0,5 мм (мелкие семена) до 20 мм (бобы).

Обрабатываемый материал разделяется на несколько фракций с разным удельным весом. Прямоугольная дека со щитками позволяет материалу дольше находиться на поверхности деки, в отличие от деки трапециевидной формы. Она меньшую зону для продукта, направляемого на рециркуляцию благодаря наличию направляющих щитков.

На поверхности деки в зоне разделения материала на слои установлены штифты для ускорения процесса перераспределения семян (Рис.5). Все деки обтянуты металлической сеткой квадратного сечения (Рис.76.

Рис. 5. Штифты на деке для разделения материала на слои

Рис. 6. Поверхность деки

Выводы. 1.Воздушно-решетные машины серии «Дельта» включают 31 модель с площадью решет от 1 до38 м². Производительность машин составляет от 0,2 т/ч (лабораторные машины) до 360 т/ч (машины предварительной очистки). Они имеют возможность выбора до 16 различных вариантов схем очистки семян. Оптимальная схема разделения материала, рациональные параметры и режимы работы машины, увеличенное живое сечение решет и очистка их от застрявших зерен при помощи резиновых шариков, обеспечивают высокую производительность машин.

2. Гравитационные сепараторы производительностью от 2 до 15 т/ч имеют прямоугольные деки со щитками, что позволяет увеличить время сепарирования, а, следовательно, повысить качество очистки. Дека с направляющими щитками позволяет снизить количество семян, направляемых на рециркуляцию. Кроме этого, на поверхности деки в зоне разделения материала на слои устанавливают штифты для ускорения процесса перераспределения семян. Все деки обтянуты металлической сеткой квадратного сечения.

Литература

1. www.CIMBRIA.RU

325

УДК 633.1:631.542.4

Р.Д. Исламов – студент 1 курса магистратуры; А.Д. Галкин – научный руководитель, д-р техн. наук, профессор,

ФГБОУ ВО Пермская ГСХА г. Пермь, Россия

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ПЛАТЫ ARDUINO ДЛЯ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ СУШКИ СЕМЯН

Аннотация. В данной статье рассматривается разработка системы контроля сушки семян, которая реализована на физической модели. Приведен пример синтеза компьютера с окружающей средой через датчики. Предлагаемая в работе система контроля может, использована для исследования процесса сушки семян.

Ключевые слова: микроконтроллер, датчики, сушка зерна, системы контроля, компьютер. Введение. В современных условиях в нашей стране особое внимание уделяется широкому

внедрению автоматизированных технологий в сельском хозяйстве. Сущность таких технологий – обеспечить человека удобством в обслуживании производственного процесса, максимально исключив влияние человеческого фактора на результат.

Рост производства зерна и повышения его эффективности – является важнейшей задачей устойчивости развития сельского хозяйства. От ее решения зависит удовлетворение растущих потребностей население в продуктах питания развитие животноводства, наращивание экспортного потенциала страны. Учитывая значительные объемы производства зерна в России, а именно 118 миллионов тонн зерновых за 2016 год (по данным МСХ РФ) – и это рекорд в новейшей истории страны, то одной из важнейших проблем является сохранение выращенного урожая. Для еѐ решения важным звеном является технологический процесс сушки зерна - основная операция повышения его качества, и обязательный этап технологии послеуборочной обработки зерна а в условиях регионов повышенного увлажнения.

Одно из направлений решения этой важнейшей задачи – это автоматизация контроля и управления технологическими процессами на базе современной вычислительной техники [3].

Успешное решение задач автоматизации технологических процессов зерносушильного производства представляется возможным на основе использования ЭВМ в системе контроля, что подтверждается опытом эксплуатации подобных систем. В настоящее время в связи с развитием элементной базы вычислительной техники появилась тенденция создания систем контроля на базе микропроцессоров, обеспечивающих более высокую эффективность и надежность функционирования. Наиболее целесообразным на начальном этапе является применение микропроцессорных плат в изготовление физической модели системы контроля сушки семян [8].

Исходя из этого, целью работы является - создание усовершенствованной системы контроля сушки семян, предусматривающей выведение показаний датчиков на компьютер в реальном времени.

Методика. Работа проводилась на кафедре сельскохозяйственных машин и оборудования в ФГБОУ ВО Пермской государственной сельскохозяйственной академии имени академика Д.Н. Прянишникова.

Установка состоит из микропроцессорной платы arduino uno, компьютера с программой arduino IDE, дополнительного дисплея, шкалы индикации из семи светодиодов, датчика уровня влажности зерна, влажности в помещении и температуры зерна. Схема функционирования показана на рисунке 1.

Принцип действия системы: Информация, поступающая с датчиков, выводится на дополнительный дисплей (температура зерна, влажность в помещении и уровень влажности зерна). Одновременно эта информация поступает на компьютер через COM port в программу Arduino IDE. Дополнительно к схеме подключены семь светодиодов, которые в реальном времени показывают уровень влажности зерна, т.е. каждому уровню приписывается свое значение влажности. На рисунке 2 представлен экран монитора, на котором отражаются показания датчиков в реальном времени. Обновление показаний происходит каждые 2 секунды.

326

Рис.1. Схема функционирования системы

Рис.2. Вид программы Ардуино IDE

Выводы. Разработана схема системы контроля сушки семян, которая может быть реализована на физической модели зерносушилки в виде стенда. В полученную систему контроля входят следующие параметры температура зерна, влажность в помещении и уровень влажности зерна. Система может, использована для исследования процесса сушки семян и позволяет более качественно изучить техническую базу микропроцессорных средств автоматизации на базе arduino, а также получить практические навыки работы с современными средствами автоматизации и программным обеспечением.

Литература

1.Автоматизация технологического процесса сушки зерна / Манасян С.К., Цугленок В.Н., Манасян Г.С., Куликов Н.Н., // Проблемы науки и техники. — 2005. — Т. 2, № 5.

2.Андрианов Н.М., Мей Шуньчи, Чен Джен, Ли Джен, Усовершенствованная система регулирования температуры зерна в сушилках // Сельский механизатор 2016.- № 3.

3.Манасян С.К. Повышение эффективности процесса сушки зерна // Прил. к Вестн. КрасГАУ. - 2009.

4.Манасян С.К. Камерная зерносушилка // Вестн. КрасГАУ. - 2009. - С. 160-166.

5.Кравченко И.Н., Корнеев В.М., Катаев Ю.В., Чеха Т.А. Система автоматизированного контроля управления техническим состоянием машин и оборудования // Сельский механизатор 2016.- № 9.

6.Романеев Н.А., Варывдин В.В., Безик Д.А. Оптимизация металлоконструкций зерносушилок // Сельский механизатор 2016.- № 10.

7.Моделирование и оптимизация прцессов сушки / Н.В. Цугленок [и др.] // Вестн. КрасГАУ. -2010. - №12. - С.

128-133.

8.Цугленок Н.В., Манасян С.К. Проблемы и перспективы развития зерносушения // Прил. к Вестн. КрасГАУ.

-2004. - №2.

327

УДК 636.084:631.363.5

А.В. Киселев – аспирант, А.В. Костицин – аспирант; М.А. Трутнев – научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ

СЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ПРОСТЫХ САХАРОВ В КОРМАХ

ИКАЧЕСТВА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ

Аннотация. Поставлена проблема недостатка содержания в рационах животных сахара и крахмала. Приведены различные технологии обработки зерновых кормов давлением и температурой с целью анализа эффективности технологий повышения качества кормов и повышения содержания сахаров.

Ключевые слова: варка, запаривание, гидролиз, экструдирование, экспандирование, энергоемкость, эффективность.

В настоящее время существует проблема недостатка содержания в рационах животных сахара и крахмала, что служит причиной нарушения обмена веществ и различных болезней. При этом резко снижается деятельность рубцовой микрофлоры, ухудшается усвоение питательных веществ, особенно протеина, минеральных веществ, снижается продуктивность животных, нарушается половой цикл, удлиняется сервис-период, телята рождаются ослабленными, подверженными многим заболеваниям.

Повысить уровень сахара в рационах дойных коров можно путем добавление в комбикорма патоки, обработкой кормов давлением, паром, варкой, запариванием, обжаркой или комплексом этих процессов – баротермической и гидробаротермической обработкой. Ниже приведены технологии обработки кормов для повышения уровня содержания сахара в рационах с применением давления и температуры.[1]

Варка и запаривание зерна [4]. Варка и запаривание зерна не оказывают какого-либо большого влияния на повышение переваримости и усвоения питательных веществ корма, не дают никаких преимуществ для интенсивности роста и экономии кормов при откорме свиней по сравнению с откормом сухими, неподготовленными кормами. Варка и запаривание требуют дополнительных затрат на горючее, электроэнергию. К тому же варка приводит к распаду ряда биологически активных веществ. Зерно злаков рекомендуется запаривать или варить только при поражении его головней, спорыньей, плесенью. Применение данной технологии дает увеличение сахара в кормах до 15 %

Осолаживание зерновых кормов [3]. Осолаживание зерновых кормов применяют для улучшения их вкусовых качеств. Для этого используют деревянные ящики, бочки, корыта и другие емкости. Измельченные корма или зерновые отходы заливают в емкостях горячей водой (90 °С) из расчета 2—2,5 части воды на одну часть корма, тщательно перемешивают, закрывают крышкой или мешковиной и оставляют на 3-4 ч при температуре 55-60 °С, которая наиболее благоприятна для активизации ферментативных процессов в зерне. В процессе осолаживания имеющийся в корме крахмал под действием фермента диастазы переходит в сахар. Количество его в осоложенном корме увеличивается до 12 раз.

Использование эффекта «теплового удара» при обработке зерна Особенности процесса обжаривания [5]. К этому виду обработки относят технологии

«Джет-Про» (по имени одноименной фирмы в США), являющейся одним из первых производителей наиболее глубоко декстринизированных продуктов из зерна для животноводства. Суть ее состоит в эффективном использовании теплового удара. Наиболее простой вариант такой обработки – обжаривание.

Для злаковых и сходных с зерном других сухих материалов или отходов имеется два основных вида обжаривателей – крутящийся барабан и псевдо-кипящий слой. Различие состоит лишь в том, как сырье или отходы двигаются внутри обжаривателя для эффективного нагрева.

328

Имеются также инфракрасный и микроволновой процессы, которые сходны с обжариванием за исключением того, что в этих процессах используются источники энергии, которые прямо передают ее в продукт и приготовляют продукт изнутри.

Эффективность всех обжаривателей сводится к температуре воздуха в нем, которая может поддерживаться так, чтобы в продукте была желаемая температура в процессе его прохождения через обжариватель (принимается во внимание даже прохождение тепла через продукт). Вполне понятно, что чем выше температура в обжаривателе, тем выше эффективность установки.

Обжаривание зерна в среде нагретого кормового жира [5]. Принцип технологии заклю-

чается в том, что зерновую массу влажностью 12…14% загружают в емкость с кормовым жиром, нагретым до температуры 150…160 ºС, который обжаривает зерно в течении 80..100 секунд до хрустящей кондиции. Обжаренное зерно вычерпывают и отстаивают масло. Полученный корм может быть широко использован в свиноводческих крестьянских, фермерских хозяйствах и комплексах при откорме поросят и при кормлении поросят – отъемышей согласно технологии содержания. Предлагаемый способ менее энергоемок, имеет более высокую производительность, позволяет значительно увеличить питательную ценность корма.

Экструдирование [3]. Процесс экструдирования биополимеров относится к термодинамическим методам обработки, использующим как статические режимы воздействия, так и динамический эффект давления температур, осмоса и т. д.

В результате экструзии наблюдаются явления денатурации белка, инактивации антипитательных веществ, декстринизации крахмала, деструкции целлюлознолигниновых образований, практически полной стерилизации продуктов экструзии, создания микропористой структуры продукта.

Основные и наиболее важные изменения происходят в зоне экструзии при быстром переносе материала из зоны высокого давления (1,6 МПа и более) в область атмосферного давления. Аккумулированная продуктом энергия освобождается при этом со скоростью, примерно равной скорости взрыва, и довершает структурные преобразования: взрыв клеточных стенок, деструкцию, гидролиз. Различают три вида экструзии: холодная, теплая и горячая.

Экспандирование зерна [3]. В процессе экспандирования зерно подвергается кратковременному (4-5 сек.) тепловому воздействию паром с последующим сжатием в экспандере до давления 4 МПа. На экспандере установлен шнек, с помощью которого продукт перемещается, перемешивается и дополнительно прогревается за счет сил трения до 85-130°С. Спрессованный продукт выводится через конический диффузор, снабженный запирающим конусом. На выходе из экспандера зерно попадает в область низкого давления, в результате резкого падения давления влага в продукте испаряется и продукт несколько увеличивается в объеме. В этот момент происходит как бы вспучивание продукта, разрываются связи на клеточном уровне, модифицируется крахмал, повышается доступность углеводов действию пищеварительных ферментов. Кроме того уничтожаются все болезнетворные бактерии.

Основные преимущества экспандата: экспандирование нейтрализует вредные для питания отрицательные свойства компонентов комбикорма и увеличивает срок его хранения; крупка, в отличии от гранул, не настолько тверда, поэтому не травмирует пищевод и желудок животных; экспандат крупнозернист, поэтому не образует пыли и тем самым не вызывает налипания на органы пищеварения и дыхания, имеет большую поверхность частиц и пористую структуру, что обеспечивает более легкое проникновение желудочного сока и собственных ферментов в продукт; из-за лучшей усвояемости экспандата уменьшается общий расход комбикормов более чем на 9%, улучшается прирост в весе животных, уменьшается их падеж, улучшается качество мяса.

Гидробаротермическая обработка кормов (гидролиз) [6]. Технология представляет собой комплекс специализированного оборудования, который позволяет проводить гидролиз зерновых смесей или одного типа зерна и продуктов их переработки при влажности до 45%. Использование в технологическом процессе определенной зависимости температуры, давления и времени обработки приводит к распаду крахмала до глюкозы, что увеличивает количество простых сахаров в готовом гидролизном зерновом концентрате до 6 раз [1].

329

Применение технологии на животноводческих предприятиях позволит: получать корм, сбалансированный по сахару и протеину, прямо на месте кормления; использовать собственное сырье; перерабатывать залежалое или испорченное (некондиционное) зерно; исключить из процесса подготовки сырья сортировку, сушку и измельчение.

Выводы. Технологии обжаривания, запаривания и осолаживания просты и доступны для малых фермерских и подсобных хозяйств, хотя они не достаточно эффективны.

Технологии экструдирования и экспандирования имеют большой удельный расход энергии по сравнению с другими технологиями, но хорошие качественные показатели продукта с длительным сроком хранения.

Технология гидролиза имеет средние показатели по энергозатратам, но она самая эффективная по увеличению содержания сахаров.

Литература

1.Киселев А. В., Николаев А. С. Трутнев М. А. Способ получения зернового корма для коров// Молодежная наука 2014: технологии, инновации, Всероссийская науч.-практическая конф ./ Пермь: 2014, 21–24 с.

2.Ситников В. А., Юнусова О. Ю., Попов А. Н., Николаев А. С. Повышение эффективности озимой ржи в кормовых рационах // Актуальные вопросы кормопроизводства и кормления животных, Всероссийская науч.- практическая конф ./ Пермь 2014.72–77 с.

3.Биотехнологические основы грубой переработки зернового крахмалосодержащего сырья / В. В. Аксѐнов; Рос. акад. с.-х наук. Сиб. регион. отд-ние. ГНУ Сиб. НИИ перераб. с.-х. продукции. – Новосибирск, 2010. – 168 с.

4.Механизация и автоматизация животноводства/ А. Ф. Князев, Е. И. Рыжов и др. – М.: КолосС, 2004. – 375 с.

5.Казанцева Е. И. Разработка технологии обжаривания зерна ячменя в среде нагретого кормового жира и обоснование режимов работы технических средств для ее реализации: автореф. дис. канд. техн. наук. – ИПК ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ «Нива». 2014. – 18 с.

6.Способ получения зернового корма для коров: пат. 2412609 Рос. Федерация № заявки 2009129753/13; Заявлено 20. 07. 2009; Опубл. 27.02.2011, Бюл. №6

УДК 631.363

Д.А. Козлова – магистрант 1 курса, М.А. Устюгов – магистрант 1 курса,

А.В. Костицин – аспирант 1 года обучения; Н.В. Трутнев – научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, ФГБОУ ВО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КОРМОВ

Аннотация. Обоснована актуальность темы исследования, рассмотрены исследования свойств экструдированных кормов, описана эффективности скармливания рационов с использованием экструдированных кормов.

Ключевые слова: обзор исследований, экструдирование зерновых кормов, свойства кор-

мов.

330