WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 8 |

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГОУ ВПО “Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия” Актуальные ...»

-- [ Страница 5 ] --

- применение в конструкции штампов индивидуальных гидравлических пуансонов;

- необходимость применения дорогого вспомогательного оборудования;

- некачественная поверхность трения.

Постановка дополнительных ремонтных деталей применима для восстановления большинства рассматриваемых деталей ходовой системы гусеничных тракторов. При износе внутренних поверхностей для восстановления используют бандажи внутренней установки - различные вкладыши или втулки. Так, для восстановления звеньев гусениц с износом проушин более 5...8 мм применяют вкладыши, изготовленные из стали 45 или 50 с помощью специального штампа на прессе или молоте. Вкладыши нагревают до температуры 820...830 °С и закаливают в масле. Звено гусеницы устанавливают на кантователь проушинами вверх, вставляют медный палец диаметром 24,5 мм, а в образовавшийся зазор - вкладыш. При повороте звена на 180° вкладыш под действием собственной массы и массы пальца прижимается к изношенной поверхности проушины. В таком положении вкладыш приваривают к торцу звена.

Недостатки способа:

- использование дополнительных специальных устройств и установок;

- необходимость приварки втулки (вкладыша) к торцу звена, что усложняет разборку звена при последующих ремонтах.

Применение перечисленных методов восстановления деталей связано с организацией производства на базе поточно-механизированных линий, а также эти методы, с точки зрения экономики, являются дорогостоящими и технологически долговременными.

Поэтому возникает необходимость разработки нового способа ремонта звеньев гусениц, который бы позволил качественно и быстро, а также без применения дорогостоящего оборудования выполнить данный процесс.

Библиографический список 1. Глившиц Л.Г., Поляченко А.В Восстановление автотракторных деталей.

– М.: Колос, 1966. – 479 с.

2. Кован В.М. Классификация методов механической обработки. – М.: Машгиз, 1971.

УДК 631.

ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ

ПОВЕРХНОСТЕЙ РАБОЧИХ ОРГАНОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

Мударисов С.Г., Муфтеев В.Г., Фархутдинов И.М.

В настоящее время в БГАУ на кафедре начертательной геометрии и графики ведутся НИОКР по разработке САПР сельскохозяйственных машин. Одной из основных частей этой САПР является подсистема конструирования рабочих поверхностей почвообрабатывающих машин.

В подсистеме проектирования рабочих органов почвообрабатывающих машин используется интеграция систем AutoCAD, КОМПАС, FlowVision.

Для моделирования кривых линий и поверхностей высокого качества в рамках САПР проектирования рабочих поверхностей плугов общего назначения нами разработана Программа Surface Modeler. Программа разработана как приложение AutoCAD и как библиотека-программа КОМПАС.

В программе Surface Modeler производится построение образующей линии поверхности плуга участком спирали Корню (клотоидой), теоретической поверхности плуга, анализ задирания бороздным обрезом и редактирование контура плуга. Визуальный анализ качества поверхности плуга выполняется в AutoCAD по методике фирмы Daimler Benz [1].

Рабочие характеристики плуга исследуются в имитационной системе Flow Vi sion. Конструктивная же проработка производится в системе КОМПАС.

Теоретические основы методов моделирования кривых и поверхностей высокого качества приведены в статьях [2,3] В.Г. Муфтеев [4] для повышения качества рабочей поверхности плуга предлагает усовершенствовать известный метод путем использования в качестве направляющей кривую с минимальной энергией деформации и корректировкой графика функции изменения угла.

Мы предлагаем другой подход по усовершенствованию метода формирования теоретической поверхности корпуса плуга культурного типа.

При строгом соблюдении алгоритма построения по методу проф. Щучкина В.Н. [5] получаются сечения следующего вида (рисунок 1).

Для сохранения геометрических макропараметров и улучшения качества сечений предлагается следующая модификация метода.

На большей части высоты плуга кривые граничных сечений остаются практически параллельными. По сути это означает, что культурный плуг с существующей нижней частью отвала можно заменить эквивалентной по макропараметрам лемешно-отвальной поверхностью, которая имеет практически параллельные сечения до уровня стыка лемеха с отвалом. При этом для сохранения “крутой крошащей груди отвала” [5] необходимо оставить угол атаки в нулевом сечении равным углу атаки направляющей кривой, что несколько увеличивает угол 0 =42°, но остается в диапазоне “рациональных значений углов 40°045° [5].

Рисунок 1. Формы сечений в нижней части плуга по методу Щучкина В.Н., Рисунок 2. Исправленные формы сечений в нижней части плуга По предлагаемой методике сечения модифицируют следующим образом.

Строят касательные к предполагаемым “правильным” кривым под углом =35°. Затем в качестве кривых сечений формируют участки клотоид. При данных модифицированных сечениях угол 0 станет равным 44°.

Далее с помощью программы Surface Modeler на граничных сечениях восстанавливают сплайновые кривые, на которых строят линейчатую поверхность.

Затем строят контур отвала.

Основными требованиями при проектировании технических объектов с динамическими поверхностями является обеспечение плавности кривых и поверхностей. Для этого контур отвала на фронтальной проекции корректируют по анализу положения нормалей к поверхности (рисунок 3).

Из определения угла задирания и условию отсутствия задирания, данного акад.





В.П. Горячкиным, следует следующий геометрический факт: задирание отсутствует, если проекции нормалей к поверхности плуга на фронтальную плоскость лежат вне линии проекции бороздного обреза отвала.

В программе Surface Modeler корректировкой контура отвала в области бороздного обреза добиваются отсутствия задирания (рисунок 4).

Визуальный контроль качества поверхности плуга производят в AutoCAD 2007 с помощью рендеринга по методике фирмы Daimler Benz для контроля качества кузовных поверхностей (рисунок 5). Качество поверхности контролируют по форме отражений прямых линий от моделируемой поверхности [1].

Поверхность плуга, смоделированную в Plough Surface и Surface Modeler (рисунок 5), конвертируют в геометрический объект AutoCAD 2007 “Lofted Sur face” и после выполнения функции “Толщина” преобразуют в 3d тело. Как 3d тело (в формате ACIS) экспортируют в систему КОМПАС для конструктивной проработки (рисунок 6), далее экспортируют в систему Flow Vision для анализа динамических характеристик рабочего органа.

Рисунок 3. Анализ нормалей к поверхности по контуру отвала Рисунок 4. Корректировка контура отвала для устранения задира Параметры реологической модели почвы, создаваемой в системе Flow Vi sion, проверены экспериментально, и они с достаточно высокой степенью точности соответствуют реальным условиям работы плуга [6].

Рисунок 5. Визуальный анализ качества поверхности плуга в AutoCAD При необходимости моделирования и редактирования сложных поверхностей можно использовать функцию “Морфинг”. Часто функцию формирования поверхности технических объектов (в том числе рабочие поверхности почвообрабатывающих орудий) можно представить как сложную функцию суперпозиции двух (или более) простых функций формирования поверхности. Первая – основная функция формообразования. Вторая функция - закономерная деформация исходной поверхности (например, определение эквидистанты или квазиэквидистанты, масштабирование и т.п. преобразования). Третья функция - функция нанесения рельефа на поверхность.

Программа Surface Modeler предоставляет команду редактирования поверхности морфингом на основе исходной поверхности и эталонной колоколообразной функции деформации. Область определения эталонной функции:

0=u, v=1. Для деформации исходной поверхности r(u, v) по направлению u и направлению v можно брать различные участки эталонной функции.

Далее приводится пример формирования рабочей поверхности культиватора методом морфинга.

С помощью команд Программы Surface Modeler строят одну сторону поверхности культиватора: на основе участка клотоиды строят два сечения, и восстанавливают сплайновую поверхность (рисунок 7а). Далее поверхность деформируют морфингом (рисунок 7б).

Рисунок 7. Формирование рабочей поверхности культиватора:

а) основная поверхность;

б) поверхность, деформированная морфингом Затем отредактированную морфингом сплайновую поверхность конвертируют в примитив AutoCAD “Lofted Surface” и преобразуют в 3d тело командой “Придать толщину”. Далее формированием вспомогательных 3d объектов и вычитания их из 3d тела поверхности и применением функции «Симметрия» формируют окончательный вид рабочей поверхности стрельчатой лапы (рисунок 8).

Предложенные усовершенствования стандартного метода проектирования рабочих органов дают улучшение силовых показателей почвообрабатывающих машин, позволят конструкторам получить качественные трехмерные модели рабочих органов и значительно сократить время на их проектирование и изготовление.

Рисунок 8. Рабочая поверхность стрельчатой лапы, Библиографический список 1. Шпур Г., Краузе Ф.-Л. Автоматизированное проектирование в машиностроении. Пер. с немец. – М.: Машиностроение, 1988. – 648 с.

3. Карякин Н.И. и др. Краткий справочник по физике. М.: Высшая школа, 1969.

– 600 с.

2. Муфтеев В.Г., Мударисов С.Г., Марданов А.Р. Конструирование рабочей поверхности в САПР. Материалы XLVI международной научно-технической конференции “Достижения науки - агропромышленному производству”. Часть 3. Челябинск: ЧГАУ, 2007. - С. 36- 40.

3. Муфтеев В.Г., Марданов А.Р. Геометрическое моделирование кривых линий высокого качества // Прикладная геометрия. Applied Geometry [Электронный ресурс]:

науч. журн. / Моск. авиационный ин-т (гос. техн. университет) “МАИ”. - Электрон.

журн. - Москва: МАИ, 2006. - № 18;

вып. 8, -с. 37-66. - Режим доступа к журн.: http:// www.mai.ru. - Загл. с титул. экрана. - № гос. регистрации 019164.

4. Муфтеев В.Г. Моделирование кривых высокого качества на основе метода v-кривых. Прикладная геометрия. Applied Geometry [Электронный ресурс]: науч.

журн. / Моск. авиационный ин-т (гос.техн.университет) “МАИ”. - Электрон. журн.

- Москва: МАИ, 2007. - № 19;

вып. 9, - с. 25-74. - Режим доступа к журн.: http://www.

mai.ru. - Загл. с титул. экрана. - № гос. регистрации 019164.

5. Щучкин Н.В. Лемешные плуги и лущильники. - М.: Машгиз, 1952. – 291 с.

6. Мударисов С.Г. Моделирование процесса взаимодействия рабочих органов с почвой // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2005, № 7, с. 27-30.

УДК 631.362: 633.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛИНИЙ ДЛЯ

ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА В ХОЗЯЙСТВАХ

Увеличение производства зерна с единицы засеваемой площади является ключевой задачей сельского хозяйства Российской Федерации. Для этого необходимо повысить урожайность зерновых культур и снизить потери зерна на всех стадиях его производства.

В структуре себестоимости производства зерна в республике Башкортостан свыше 30 % затрат средств приходится на его послеуборочную обработку и хранение.

В этом плане важная роль сводится решению проблемы увеличения производства зерна за счет снижения потерь до 15 % от выращенного урожая, которые достигаются своевременной послеуборочной обработкой и хранением зерна.

Увеличение урожайности культур зависит не только от качественной обработки почвы и применяемых технологий, но и от качества семян, получаемых во время послеуборочной обработки. Повышенное содержание в семенном материале семян других растений приводит к снижению урожайности основных культур до 40… %. Увеличение урожайности за счет высокого качества послеуборочной обработки семян является наиболее доступным и, как показывает опыт, более эффективным и первоочередным фактором.

В республике Башкортостан эксплуатируют зерноочистительные агрегаты ЗАВ-10, ЗАВ-20, ЗАВ-40, «Petkus», а также зерноочистительно-сушительные комплексы КЗС-20, КЗС-40. В настоящее время поточные линии и машины имеют износ более 90 %, что ведет к увеличению затрат энергии на проведение операций по послеуборочной обработке семян. В этих условиях хозяйства вынуждены для доведения семян до требуемых кондиций неоднократно пропускать зерновой материал через поточные линии. Увеличение же количества пропускания зерна ведет к увеличению энергозатрат и травмирования семян.

Как известно, ни одна машина, сортирующая материал по одному или даже по нескольким параметрам, не может обеспечить доведение зернового материала до семенных кондиций. Только набор машин, технологически взаимосвязанных осуществляющих очистку и сортирование по толщине, ширине, длине, аэродинамическим параметрам и плотности гарантирует получение высококачественных семян.

Анализ конструкций новой техники для предварительной, первичной, вторичной и окончательной очистки зернового материала позволил установить, что в настоящее время в России только ОАО ГСКБ «Зерноочистка» выпускает полный спектр машин для этих целей.

С использованием машин, выпускаемых этим предприятием, нами были разработаны технологические линии с учетом условий хозяйства, выращиваемых культур, состояния существующих технологических линий и оборудования для реконструкции ЗАВ-10 в СПК «Урожай» Аургазинского района и СПК «Бишинды»

Туймазинского района Республики Башкортстан.

Технологический процесс модернизированного ЗАВ-10 (рисунок 1) протекает следующим образом: материал выгружают в приемный бункер из автотранспорта в загрузочную норию 1 и по зернопроводам в зерносемяочистительную машину для первичной и вторичной очистки К-547А12 фирмы «Petkus». Очищенные зерна подают через наклонный транспортер на триерный блок К-541 («Petkus»), где отделяют от длинных и коротких примесей.

Рисунок 1. Технологическая схема ЗАВ-10 СПК «Урожай» Аургазинского района:

1 – нория 1 – НПК-10;

2 – Петкус К-547А12;

3 – транспортер;

4 – триерный блок К 541;

5 – аспирационная система;

6 – нория 2 – НПК-10;

7 – зернопровод;

8 – МОС-9Н;

А – завальная яма;

Б – резервный бункер;

В – бункер для фуража;

Г – бункер для основного материала с мелкими примесями;

Д – промежуточная фракция;

Е - легкие и тяжелые примеси;

Ж - очищенные семена.

Нашими многочисленными исследованиями установлено, что существующие триерные установки российского и зарубежного производства не позволяют добиться качества зерна, соответствующего требования по ГОСТ Р52325-2005. Для доведения качества зерна до соответствующих норм нами предложено устанавливать после триерного блока пневмосортировальный стол МОС-9Н производства ОАО ГСКБ «Зерноочистка». МОС-9Н позволяет очищать и выделять от семенного материала трудноотделимые примеси: головневые образования и склероций спорыньи, комочки земли и камней, малопродуктивные семена, травмированные, проросшие, пораженные вредителями;





семена других растений, которые не могут быть выделены на рабочих органах воздушно-решетных и триерных машин, а также сортировать семенной материал по массовой плотности, имеющей связь с продуктивностью семян.

Примеси и семена двух фракций, разделенные по удельному весу на МОС-9Н накапливаются в различных бункерах.

Разделение семян на фракции по удельному весу в дальнейшем позволяет повысить равномерность высева при использовании зерновых сеялок, как с катушечными, так и с пневматическими высевающими аппаратами.

Для условий СПК «Бишинды» Туймазинского района Республики Башкортостан совместно с ОАО ГСКБ «Зерноочистка» разработана технологическая схема (рисунок 2) универсального агрегата ЗАВ-20 (на строительной базе серийного агрегата ЗАВ-20). Отделение очистки включает очиститель зерна ОЗС-50 с аспирационной системой, триерный блок БТЦ-700, пневмосортировальный стол МОС-9Н, нории № 1 – НПК-25, № 2 – НПК-25;

наклонный транспортер.

1 – нория НПК-25 (высота 12 м);

2 – ОЗС-50;

3 – нория НПК-25 (высота 6 м);

4 – зернопровод;

5 – триерный блок БТЦ-700;

6 – МОС-9Н;

7 – наклонный скребковый транспортер;

А – завальная яма;

Б – резервный бункер;

В – бункер отходов;

Г – бункер фуража;

Д – бункер продовольственного зерна;

Е – бункер семян;

Ж – бункер мелких примесей Технологический процесс работы агрегата осуществляется следующим образом. Исходный материал из завальной ямы самотеком поступает в загрузочную норию НПК-25, поднимается ею вверх и по зернопроводам самотеком направляется в ОЗС-50. Загрузку агрегата регулируют заслонкой на входе в норию, а излишки вороха сбрасываются в бункер резерва. ОЗС-50 своими рабочими органами разделяет исходный материал на фракции: а – особо крупные примеси (камни, солома, колоски) – сход со скельператора;

б – мелкие примеси – «проход» подсевных решет;

в – фуражные отходы – «проход» сортировальных решет;

г – крупные примеси – «сход»

колосовых решет, д – очищенное зерно;

е – легкие примеси – выход из отстойной камеры. Все фракции самотеком направляются в соответствующие секции блока бункеров. Очищенное зерно поступает в промежуточную норию НПК-25, а дальше по зернопроводу в триерные блоки БТЦ-700. Триер очищает продовольственное зерно от трудноотделимых примесей и сорняков (овсюг, куколь, и т.д.) по длине.

Очищенные триерным блоком зерно наклонным транспортером подается для дальнейшей окончательной очистки и фракционирования по удельному весу на машину окончательной очистки МОС-9Н. В нашем случае МОС-9Н размещается на существующей металлоконструкции ЗАВ-20 без установки дополнительного бункера. Фракции очистки направляются самотеком в бункер, разделенный на секции:

очищенные семена (Е), легковесная и тяжеловесная фракции (Д). Тяжеловесные фракции могут быть использованы как продовольственное зерно.

Такая схема размещения оборудования и применение промежуточной нории НПК-25 (№ 2) позволяет работать по различным вариантам очистки зерна:

1) предварительная очистка зернового вороха после комбайна: НПК-25 (№ 1) + ОЗС-50 (с соответствующим набором решет) + НПК-25 (№ 2);

2) первичная очистка зерна для продовольственных целей: НПК-25 (№ 1) + ОЗС-50 (с соответствующим набором решет) + НПК-25 (№ 2);

3) вторичная очистка зерна для продовольственных и семенных целей (при отсутствии трудноотделимых примесей): НПК-25 (№ 1) + ОЗС-50 + НПК-25 (№ 2) + БТЦ-700;

4) окончательная очистка и фракционирование семян: НПК-25 (№ 1) + ОЗС- + НПК-25 (№ 2) + БТЦ-700 + наклонный транспортер + МОС-9Н.

Предложенная технологическая схема при работе машин по 4 варианту позволяет получить семена, отвечающие всем требованиям ГОСТа Р 52325-2005 за один проход зернового материала.

УДК 696/

УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ СИСТЕМЫ

ОБОГРЕВА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

В современных условиях укрупнения сельских хозяйств, а, следовательно, и увеличения объемов ремонта тракторной техники возникает вопрос об экономии ресурсов в зимнее время на отопление ремонтных мастерских, которые имеют часто высоту до 10 м. и при использовании центрального отопления неизбежны значительные потери теплоты на прогрев больших объемов помещения.

В системах отопления с инфракрасными излучателями, потери при передаче теплоты на расстояние отсутствуют, так как теплота выделяется непосредственно в отапливаемом помещении, а воздух не нагревается проходящим тепловым излучением. Система отопления с излучателями работает на газе и потребляет небольшое количество электроэнергии.

Излучатели зарубежных фирм имеют надежную конструкцию, но у них присутствуют несколько существенных недостатков, а именно высокая цена и неэкономичная система управления, базирующуюся на тепловом регуляторе. Это устройство отключает все горелки в помещении при достижении максимальной температуры и зажигает горелки при снижении до минимальной температуры в помещении, которые задаются при монтаже системы.

Нами предлагается установка для обогрева помещения с индивидуальным автоматическим регулированием [1], которая позволяет учесть возмущающее воздействие, не учитываемое при централизованном, групповом воздействии. При таком регулировании выключаются не все горелки, а только часть, что обеспечивает более плавное изменение температуры в помещении.

Данная установка построена на базе излучателя, разрабатываемого в ГНУ ВИИТиН, адаптированного под систему управления за счет дополнительных датчиков температуры воздуха и давления газа, а управляющий сигнал передается по беспроводным сетям.

Такая система экономит расход газа, а также создает более комфортные условия в помещении.

Библиографический список 1 Мухин О.А. Автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции, Минск.

УДК 662.04:549.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОТЛОВ

С ТОПКАМИ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО СЛОЯ

ГНУ ВИИТиН, «Ростехнадзор» по Тамбовской области Решение ряда экологических проблем в теплоэнергетике стало возможным благодаря использованию котлов с топками циркуляционного слоя, в современных конструкциях которых не только большая часть серы превращается в безвредный гипс, но и существенно снижаются выбросы оксидов азота. В таких топках весьма эффективно сгорает содержимое угольных терриконов и шлак от слоевых топок, получаются зола и шлак, практически не содержащие горючих элементов, что позволяет их применять в качестве строительных материалов. Поскольку в таких топках при получении теплоты можно в качестве топлива употреблять самые разнообразные твердые горючие отходы, включая нефтешламы и отходы сельскохозяйственного производства, то в конечном итоге можно снизить антропогенную нагрузку на окружающую природную среду, предотвращая ее загрязнение.

Во второй половине прошлого века в Англии, Китае, США, СССР и других странах начали создаваться опытно-промышленные установки по сжиганию твердого топлива с использованием различных модификаций псевдоожиженного слоя. Топки разрабатывались для сжигания отходов угледобычи (штыбов мельче мм), не пригодных для слоевого сжигания.

Исследования выявили две характерные особенности псевдоожиженного слоя, важные для использования его в топочной технике. Во-первых, интенсивное перемешивание частиц газовыми пузырями позволяет избежать появления в слое существенных температурных перекосов даже при неравномерном по объему тепловыделении и теплосъеме. Это облегчает решение проблемы шлакования.

Во-вторых, резко интенсифицируется теплоотдача от псевдоожиженного слоя к омывающим его стенам или погруженным трубам. Частица твердого материала, охлаждаясь у поверхности трубы (омываемой изнутри рабочим телом), из-за различия плотностей отдает на три порядка больше теплоты, чем такая же по объему частица газа, охлаждающаяся до той же температуры. Коэффициент теплоотдачи к погруженным в псевдоожиженный слой трубам превышает в современных топках 250 Вт/(м2 °К).

Топки с псевдоожиженным и циркуляционным слоем сделали практически революцию в деле переработки низкосортных твердых топлив. Это обусловлено возможностью размещения в объеме псевдоожиженного слоя или ограничивающих его стенах поверхностей нагрева, что позволило организовать низкотемпературное (800…900 °С) сжигание. При температуре псевдоожиженного слоя tпс = 800…900 °С образующийся при сгорании сернистых топлив SO2 реагирует в слое с оксидами кальция и магния, содержащимися в золе топлива или специально добавляемыми в слой для того, чтобы резко снизить выбросы SO2 в атмосферу.

В свете экологических требований к топливосжигающим устройствам такая возможность вызвала огромный интерес к топкам с псевдоожиженным слоем, поскольку очистка продуктов сгорания от SO2 традиционными методами на ТЭС повышает стоимость электроэнергии примерно на 25 %. Сжигание в псевдоожиженном слое позволяет решить проблему ликвидации выбросов SO2.

Одновременно существенно снижаются и выбросы наиболее токсичных оксидов азота, поскольку при этих температурах азот воздуха не окисляется.

Топливо устойчиво горит при его концентрации в псевдоожиженном слое, составляющей проценты, а на высокореакционных топливах – доли процентов (остальное – зола). Это позволяет выводить золу из любой точки слоя с минимальными потерями от механического недожога.

В связи с удорожанием жидкого топлива и отсутствием во многих районах газообразного целесообразно рассмотреть возможности комплексного использования в АПК местных энергетических ресурсов – отходов сельскохозяйственного производства, лесного хозяйства и нефтешламов. Только сельскохозяйственное производство ежегодно дает до 100 млн. т отходов растениеводства, пригодных для использования в качестве биотоплива. В лесных массивах ежегодно остается гнить много лесосечных отходов. Используя эти отходы в топках можно получить дешевую тепловую энергию.

Работа котла заключается в следующем. Топливо (а если нужно, и известняк) забрасываются питателями на поверхность псевдоожиженного слоя. Для снижения температуры слоя в нем размещают трубы и экраны с циркулирующим в них рабочим телом. При сжигании биотоплива под слой подают лишний (сверх необходимого для горения) воздух (первичный воздух). Крупные частицы сгорают в слое, а большая часть летучих догорает в надслоевом пространстве. Выносимые из слоя мелкие частицы биотоплива сгорают над слоем, а вот частицы трудносжигаемых нефтешламов сгореть не успевают, в результате недожог с уносом может доходить до 20 % и более. Чтобы уменьшить его, их улавливают за топкой и снова возвращают в слой.

Газы, выходящие из топки с температурой, не превышающей 800…900 °С, охлаждаются в расположенных за топкой конвективных поверхностях. Скорость газов в топке превышает скорость витания основной массы частиц, и они уносятся газами. Для их улавливания на выходе из топки устанавливают циклоны, из которых частицы возвращаются в ее нижнюю часть. Таким образом, не очень мелкие частицы топлива, хорошо улавливаемые циклоном, оказываются запертыми в этой системе, пока они не изотрутся и не сгорят. Скорости газов в сечении топки с циркуляционным слоем принимают практически такими же, как и в камерных топках (4…9 м/с), поэтому площади топок получаются сопоставимыми.

Тонкая зола, уносимая из циклонов газами, улавливается, как обычно, за котлом, а небольшое количество крупных частиц золы выводится из-под циклона и из нижней части топки. Оксиды серы улавливаются в золе топлива оксидом СаО и известняком, который подается наряду с топливом. Для резкого снижения выхода оксидов азота топливо в нижней зоне топки сжигают с недостатком воздуха, в результате чего топливный азот выделяется в этой зоне в виде N2. Половина и больше необходимого для горения воздуха подается в виде вторичного. В схемах с двухступенчатым сжиганием экраны в нижней части топки торкретируют, чтобы защитить их от коррозии в среде продуктов неполного сгорания.

Поскольку при столь больших скоростях в топку (в нижнюю ее часть) опасно помещать змеевики из-за эрозионного износа и коррозии, ключевым становится способ отвода теплоты, обеспечивающий получение оптимальной по условиям связывания серы температуры горения (850 °С).

Сжигание в циркуляционном слое по сравнению со стационарным псевдоожиженным слоем дает дополнительные преимущества:

- высокая скорость (до 6…9 м/с) в поперечном сечении топки и интенсивная внешняя (через циклон) и внутренняя (за счет обратного перемешивания) циркуляция твердых частиц обеспечивают хороший теплообмен слоя с охлаждающими поверхностями, эффективное выгорание и позволяют повысить тепловое напряжение сечения топки до 3…5 МВт/м2 против 1…3 МВт/м2 в стационарном псевдоожиженном слое, т.е. соответственно снизить габариты установки в плане;

- уменьшение размера частиц сорбента (известняка, доломита и др.) увеличивает их удельную поверхность и скорость протекания химических реакций, что вместе с интенсивным массообменном дает высокую (до 95 % и выше) степень связывания оксидов серы при минимальном расходе известняка (соотношение Са/S = 2);

- интенсивное перемешивание твердых частиц обеспечивает постоянство температур как по высоте, так и по ширине топки и дает возможность иметь одну (для промышленных котлов) точку ввода топлива;

- ступенчатый подвод воздуха обеспечивает возможность снижения выбросов оксидов азота до 200…400 мг/м3.

Таким образом, применение топок циркуляционного слоя позволяет интенсифицировать процессы горения и теплообмена, уменьшить габариты и использовать низкосортные топлива, промышленные и сельскохозяйственные отходы (с зольностью до 80 %) при одновременном снижении вредных выбросов (оксидов азота до 80 %, оксидов серы от 40 до 70 % без добавки известняка и до 95 % при подаче в слой извести). Отработанный материал слоя может быть использован в строительстве.

УДК 621.43.004.

К ВОПРОСУ О СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ

ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Широкое использование автотракторной техники в АПК способствует росту производительности и повышению эффективности труда. При выращивании и уборки сельскохозяйственной продукции наибольшее распространение получили дизели, поскольку у них удельный расход топлива на 25…30 % ниже, чем у карбюраторных двигателей. Однако эксплуатация мобильной и стационарной сельскохозяйственной энергетики сопровождается рядом негативных факторов, отрицательно влияющих на окружающую среду. Основными видами такого воздействия являются: выбросы вредных веществ в атмосферу, сбросы вредных веществ в водные бассейны и на почву, производственные отходы.

Отработавшие газы дизелей представляют собой смесь газообразных продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточного воздуха и различных микропримесей (более 1000 различных химических образований), поступающих из цилиндров двигателя в его выпускную систему. Анализ известных литературных источников и собственных экспериментальных данных показал, что в выбросах отработавших газов дизельных двигателей присутствует несколько сотен токсичных составляющих, которые, накапливаясь в растениях и почве, вместе с продуктами питания попадают в организм животных и человека. Также отработавшие газы содержат соединения тяжелых металлов, ароматические и олефиновые углеводороды, оксиды серы, углерода, азота, дизельные частицы, которые способствуют образованию смога, созданию парникового эффекта и вызывают рост числа респираторных, онкологических и других заболеваний. Объем отработавших газов у дизеля выше, чем у карбюраторных двигателей, вследствие более высокой степени наполнения цилиндров дизеля. В таблице 1 приведены средние объемы основных выбросов дизелей сельскохозяйственного назначения (тракторов и автомобилей), используемых в АПК России.

Таблица 1 - Средние объемы основных выбросов дизелей в АПК РФ Известно, что появление NOx имеет в основном термическую природу и не связано с реакциями горения топлива. Во фронте пламени образуется термическая компонента NO, а в зоне продуктов реакции происходит окисление NO до NOх. Оксид углерода СО и углеводороды СНх образуются в отработавших газах в результате неполного сгорания топлива, а также поступлений из смазочного масла. Дизельные частицы являются сложной совокупностью твердого и жидкого материалов, которые адсорбируют или абсорбируют на своей поверхности полициклические ароматические углеводороды, в первую очередь бенз()пирен. Дизельные частицы состоят из сажи (до 43 %), нерастворимых фракций масла (до 5 %), растворимых фракций топлива (до 10 %), сульфатов (до 13 %) и паров воды. В таблице 2 приведен усредненный состав основных вредных компонентов в отработавших газах дизеля на режиме полной нагрузки.

Таблица 2 - Состав выбросов отработавших газов дизеля Компонент отработавших газов Концентрация, г/м3 выделение, Для автотракторной техники лимитируют следующие компоненты выбросов:

оксид углерода СО, углеводороды СН, оксиды азота NOX и сажа. По воздействию на окружающую среду и организм человека, а также по количеству на одну тонну израсходованного топлива основным вредным компонентом среди отработавших газов являются оксиды азота NOx.

В диффузионной струе горение развивается в стехиометрической зоне, т.е.

при максимальной температуре сгорания, с образованием NOx. Поэтому одними из главных вредных компонентов отработавших газов дизелей являются оксиды азота, доля которых в суммарном индексе токсичности составляет около 90 %.

Вместе с тем, современные моторные топлива должны удовлетворять требованиям, обеспечивающим не только надежную и эффективную работу двигателей, но и экологическую безопасность, приобретающую первостепенное значение. Основным направлением улучшения энергоэкологических показателей двигателей является использование в дизелях биотоплива - продукта переработки растительной биомассы, обуславливающей отнесение биотоплива к разряду возобновляемых источников энергии.

Наиболее значимыми являются две причины, вызывающие необходимость замены продуктов переработки нефти на возобновляемые виды экологически чистого топлива.

Первая причина имеет экономическую направленность. Во-первых, прямой ежегодный ущерб от пагубного воздействия только автотранспорта России на окружающую среду и здоровье населения составляет 4 млрд. долларов или около 1, % от валового национального продукта государства. Если не принять действенных мер, то к 2010 году этот показатель увеличится еще на 40 %.

Во-вторых, неудержимый рост цен на нефть и нефтепродукты, наблюдаемый в последнее время, привел к возрастанию удельных затрат на приобретение топлив в общей себестоимости сельскохозяйственной продукции с 5 % (80-е годы прошлого столетия) до 40 % (в настоящее время). В крестьянско-фермерских хозяйствах эти затраты доходят до 70 %. В результате слабые хозяйства разоряются: более 30 % агропромышленных предприятий России являются убыточными.

В последние годы сократились объемы реализации сельскому хозяйству нефтепродуктов: автомобильного бензина с 3,7 млн. т в 1994 году до 1,7 млн. т в 2006 году, дизельного топлива соответственно с 7,8 млн. т до 5 млн. т. Основными причинами сокращения объема используемых энергоресурсов являются уменьшение технической оснащенности хозяйств и рост цен на нефтепродукты. За 2003 - годы цены на энергоресурсы в России превзошли более чем на треть повышение цен на сельскохозяйственную продукцию. Вместе с тем, согласно стратегии машинно технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России к 2010 году прогнозируется увеличение потребления светлых нефтепродуктов до 16 млн. т, в том числе дизельного топлива потребуется свыше 12 млн. т.

Однако по прогнозам Минэнерго России на ближайшие 4 - 5 лет цены внутреннего рынка на нефтепродукты будут постепенно приближаться к ценам, по которым эта продукция реализуется на экспорт. Ожидаемое повышение цен обусловлено следующими причинами. Рост затрат на поиск, добычу и доставку к местам массового потребления нефтяного сырья в конечном итоге приведет к удорожанию топлива, получаемого из нефти. Постоянно возрастающие требования санитарных норм к улучшению экологических свойств выпускаемых топлив также приводят к удорожанию переработки первичного (нефтяного) сырья, причем, некоторое улучшение экологических свойств топлива неизбежно сопровождается ухудшением его эксплуатационных показателей качества. Восстановление качества нефтепродуктов возможно за счет разработки и использования различных присадок и добавок к топливам.

В-третьих, рост потребности в топливе при отсутствии должного контроля качества нефтепродуктов со стороны государственных структур привели к существенному ухудшению эксплуатационных свойств топлива, реализуемого предприятиям АПК. Снижение качества топлива вызвало увеличение числа выходов из строя тракторов и комбайнов, существенный перерасход светлых нефтепродуктов, используемых мобильной сельскохозяйственной энергетикой, и усиление загрязнения окружающей среды.

Удорожание энергоресурсов представляет собой реальную угрозу развития аграрной экономики. В результате такой ценовой политики значительная часть выделяемых государством средств на реализацию национального проекта «Развитие АПК» поступит не на поддержку сельскохозяйственных товаропроизводителей, а на счета нефтяников и нефтепереработчиков. Учитывая экспортную ориентацию нефтяной отрасли и предстоящее вступление России во всемирную торговую организацию, следует ожидать дальнейшего повышения цен на топливо до европейского уровня – в 2…3 раза. Поэтому уже в текущем году вопрос о защите интересов отечественных с ельхозтоваропроизводителей становится первостепенным. В решении этого вопроса положительную роль может сыграть разработанная нашей лабораторией концепция системы топливно-энергетической безопасности агропромышленного производства.

Вторая причина связана с резким ухудшением состояния природной среды на нашей планете и поиском путей выхода из глубокого экологического кризиса.

16 февраля 2005 года вступил в силу Киотский протокол к Рамочной конвенции ООН об изменении климата – международное соглашение о контроле за выбросами парниковых газов на период с 2008 по 2012 год. Ратификация протокола Россией, на долю которой приходится 17,4 % выбросов парниковых газов, стала решающей для вступления документа в силу. С этого момента положения, которые прописаны в Киотском протоколе, становятся обязательными для выполнения.

В странах Европейского Союза предполагается ужесточить нормы на содержание канцерогенных веществ в атмосфере: ПДК для оксида углерода не более 10 мг/м3, а ПДК для бензола – 5 мг/м3 (с 1 января 2010 года).

Таким образом, в настоящее время одной из наиболее насущных для АПК задач является создание топлив высокого качества для двигателей внутреннего сгорания из возобновляемых источников энергии, отвечающих эксплуатационным и экологическим требованиям, что предопределило цель исследований - повышение качества дизельного топлива и обеспечение экологической безопасности в сельскохозяйственном производстве за счет использования биологического компонента.

Актуальность и перспективность выбранного направления исследований несомненна – оно включено в перечень критических технологий Российской Федерации среди приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в России, утвержденных Президентом Российской Федерации 30 марта 2002 г. № Пр 576.

Разработка топлива для дизелей из органического сырья позволит трансформировать растениеводство из отрасли, являющейся основным потребителем светлых нефтепродуктов, в отрасль, выпускающую экологически чистое топливо из возобновляемых источников энергии.

В создавшейся ситуации уменьшить вредное воздействие на природную среду, повлиять на расширение сырьевой энергетической базы и снижение себестоимости сельскохозяйственной продукции можно путем использования возобновляемых видов топлива. Экологические и энергетические вопросы в сельском хозяйстве тесно взаимосвязаны. Как отметил министр сельского хозяйства Российской Федерации А.В. Гордеев на 14-м международном форуме «Восток-Запад», Россия обладает существенным природно-климатическим потенциалом для производства биотоплива, биоэнергетика даст возможность задействовать значительные ресурсы страны, концентрирующей 9 % пашни и 25 % запасов древесины в мире. Общий объем биомассы составляет около 1 млрд. т, включая лесные ресурсы. Все это можно в полной мере использовать для выработки биоэтанола и биодизельного топлива.

Значительного улучшения экологической обстановки можно добиться путем применения в качестве топлива для дизелей возобновляемых источников энергии из растительных масел: эмиссия вредных веществ в отработавших газах уменьшается до 25 %.

Однако существенный выигрыш получается только по выбросам сажи, несколько меньше – для оксида углерода и углеводородов, но при этом наблюдается повышенное выделение оксидов азота: на 12 % больше для двигателей с прямым впрыскиванием биотоплива в сравнении с традиционным дизельным топливом.

Наряду с этим для улучшения технико-экономических показателей применения биотоплива нужно интенсифицировать процессы впрыскивания, смесеобразования и сгорания.

Также как и при работе на нефтяном топливе, при работе на биотопливе для снижения NO в цилиндрах двигателя и NOх в отработавших газах нужно снизить максимальную температуру Тmax, концентрацию кислорода в локальных зонах сгорания капель топлива и скорость нарастания давления сгорания.

В работе использовали основное преимущество дизеля в возможности сжигания части поступающего биотоплива до достижения фронтом пламени размеров интегрального масштаба турбулентности с использованием богатой смеси для минимизации периода задержки воспламенения, а затем сжигания остальной части биотоплива с применением обедненной смеси, обеспечивающей понижение образование NO.

Обозначим через сNO концентрацию NO в цилиндрах двигателя. Для снижения сNO дизель должен работать при меньшем отношении концентрации топлива ст к концентрации воздуха св, то есть ст/св min.

Проведя аналогию между био- и нефтяным топливом, считали, что основная масса NO образуется в первой фазе сгорания, причем более 50 % NO – в зоне быстрого выгорания гомогенной смеси, подготовленной в период задержки воспламенения.

Однако выброс оксидов азота имеет неблагоприятную корреляционную зависимость от топливной экономичности дизеля – по мере сокращения выхода оксидов азота NOx выше становится удельный расход топлива и наоборот, т.е.

топливная экономичность дизелей, работающих на нефтяном топливе, Обработка экспериментальных данных позволила получить следующие корреляции.

Для нефтяного топлива:

e = е–0,9–0,05/ NOx – 0,14lnNOx.

Коэффициент корреляции 0,99, ошибка аппроксимации 0,006.

Для биодизельного топлива:

e = е–0,87–0,056/ NOx – 0,12lnNOx.

Коэффициент корреляции 0,99, ошибка аппроксимации 0,05.

В основе этих корреляционных зависимостей заложена прямая зависимость от температуры скорости реакций образования оксидов азота и термического кпд рабочего цикла дизеля. Для биотоплива, имеющего повышенное выделение оксидов азота при сгорании, эта зависимость усиливается.

Анализ полученных формул свидетельствует об идентичности механизма образования NOx как в случае нефтяного топлива, так и при использовании биотоплива, однако в последнем случае содержание NOx в отработавших газах несколько увеличивается и эта зависимость усиливается. Для существенного снижения оксидов азота нами предлагается использовать смесевое топливо, содержащее нефтяное дизельное топливо – до 40 %, биотопливо – до 45 % и воду – до 15 %.

УДК 629.3.014.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ЭНЕРГОНАСЫЩЕННОГО АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА В

СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева, г. Саранск Оснащение сельскохозяйственных предприятий современной высокопроизводительной и надежной техникой – одно из основных условий успешного развития сельского хозяйства нашей страны, роста производительности труда, повышения урожайности сельскохозяйственных культур, продуктивности скота и птицы, сокращения трудовых, материальных и денежных затрат на производство продукции полей и ферм.

Процесс производства сельскохозяйственной продукции сопровождается рядом транспортных работ обусловленных технологией. На каждый гектар зерновых культур надо погрузить и перевезти на поле до 30...50 т органических удобрений, 0,15...0,25 т семян, 0,3 т минеральных удобрений, 2...5 т технических грузов (топливо, машины и др.), с поля надо вывезти 15...30 т зерна и т.д. На выполнение этих работ приходится примерно 40...60 % затрат энергии, 35...40 % стоимости механизированных работ, до 35 % затрат рабочего времени [2, 5].

Следует учесть, что в сельском хозяйстве основную массу грузов перевозят по грунтовым дорогам или по полю, поверхность которого часто разрыхлена (до 70 % всех перевозок). При плохих дорожных условиях увеличиваются затраты на ТСМ примерно на 33 %, срок службы автомобилей уменьшается 1,5…2 раза [4], что требует капитальных дополнительных затрат на ремонт и обновление парка.

По последним расчётам учёных-экономистов, для нормального функционирования экономики страны (и, в частности, сельского хозяйства) необходимо увеличение сети автомобильных дорог в 2 раза. К тому же работа транспортных средств часто должна быть согласована с работой технологических средств – посевных и уборочных агрегатов.

Перебои с транспортом снижают производительность агрегатов, выполняющих посев, внесение удобрений или уборку. Особенно велико значение транспорта в организации уборочных работ. При этом недостаток транспорта ведет к порче продуктов урожая или снижению их технологических свойств. Так, за одни сутки уменьшение массы корней сахарной свеклы составляет: при хранении в укрытых полевых кагатах – 0,2 %, в неукрытых – 0,8 %, а корней, рассыпанных по полю, – 8 % [2]. Без достаточного количества и четкой организации работы транспортных средств вообще невозможно применение поточных методов, особенно при уборке.

Большой удельный вес в объёме перевозок имеют внутрихозяйственные перевозки. Выполняются они на сравнительно небольшие расстояния – 7…10 км. Они связаны с производственными процессами, удовлетворяющие повседневные нужды сельского населения.

Из общего объёма перевозок для сельского хозяйства на долю автомобильного транспорта приходится около 80 %, остальные перевозки осуществляют тракторы и гужевой транспорт.

Немаловажной особенностью перевозки сельскохозяйственных грузов является также и то, что в начале календарного года невозможно с достаточной точностью установить объём предстоящих перевозок, определяемых урожайностью сельскохозяйственных культур.

Автомобильный транспорт наиболее эффективен, что позволяет быстро сосредоточить в нужном месте необходимое количество транспортных средств и обеспечить доставку грузов при наименьших затратах труда и средств, обладает высокой манёвренностью, хорошей проходимостью, достаточной грузоподъёмностью и скоростью движения. Он не только обслуживает технологический процесс производства продукции, осуществляет работы высококачественно и в оптимальные сроки, но и обеспечивает производственную связь между предприятиями расположенными на различных расстояниях.

Автомобильный транспорт является одним из основных потребителей нефтяных топлив. Расходы на них в структуре затрат на автомобильные перевозки занимают существенную часть. Так, доля затрат на топливо-смазочные материалы в себестоимости 1 т·км на автомобильном транспорте составляет 15…20 %. На расход топлива в первую очередь существенно влияют режимы работы двигателя, оптимизация которых в различных условиях эксплуатации с помощью специальных приборов и ЭВМ – важный резерв экономии топлива.

Вопросы экономии топлива тесно связаны со снижением токсичности отработавших газов двигателей. При сжигании каждой тонны топлива выделяется в среднем 0,3…0,5 т вредных компонентов отработавших газов. Для уменьшения воздействия машины на окружающую среду необходимо предельно повысить использование эксэргии (потенциальной работоспособности) вводимого в двигатель топлива. Интенсификация использования эксэргии топлива решает два аспекта одновременно – благоприятствует повышению топливной экономичности автомобильных средств и способствует уменьшению объема токсичных выхлопов двигателя. Вместе с тем интенсификация использования топлива - это при прочих равных условиях одно из наиболее рациональных направлений повышения производительности автомобилей.

Часто проблема повышения эксэргетической эффективности системы “двигатель – трансмиссия” (как системы с наибольшими потерями эксэргии) воспринимается буквально как необходимость повышения к.п.д. двигателя и трансмиссии на всех или отдельных режимах их работы. Однако постепенность в совершенствовании как двигателя, так и трансмиссии во многом практически исчерпана, и дальнейшее их значительное совершенствование возможно на основе только качественно новых идей.

Между тем существенные резервы повышения эффективности системы содержатся в приоритетном упорядочении режимов совместной работы двигателя, трансмиссии и автомобиля в целом путем оптимального подбора их параметров и характеристик, а также за счет оптимального управления автомобилем и его системами.

Под приоритетным упорядочением режимов понимается установление меры целесообразности реализации того или иного режима работы двигателя, трансмиссии и машины, а также поиск технических средств, позволяющих более “ценные” режимы реализовать чаще и дольше. Предполагается, что в результате такой оптимизации можно изыскать возможности улучшения топливно-скоростных свойств автомобиля даже тогда, когда резервы повышения эффективности рабочих процессов в двигателе, трансмиссии и всех других элементов автомобиля исчерпаны.

Большой интерес вызывает исследование множества циклов движения автотранспортного средства, откуда следует, что расход топлива Qц может изменяться весьма существенно в зависимости от реализованного режима движения в цикле и его перерасход может превышать 20 % [1], в денежном выражении это минимум 100… рублей на 100 км пробега каждого автотранспортного средства предприятия. Для автомобильного парка в 20 единиц техники со среднесуточным пробегом в 50 км годовая сумма экономических потерь на перерасход топлива составит в этом случае около 350 тыс. рублей.

Поэтому очевидно, что с усложнением техники необходимо интенсифицировать тенденцию оснащения машин, используемых в сельском хозяйстве, электронными приборами контроля. Чем производительнее и сложнее машина, тем больше она должна оснащаться автоматизированными средствами диагностирования, в том числе микрокомпьютерами, так как ее простой или некачественная работа вызывают значительные издержки и потери.

Решение проблемы контроля эксплуатационных параметров двигателей позволит, в общем, повысить эффективность функционирования всего автотранспортного средства, качество и объем производства сельскохозяйственной продукции, а также снизить ее себестоимость.

Библиографический список 1. Гащук П.Н. Оптимизация топливно-скоростных свойств автомобиля. – Львов: Вища шк. Изд-во при Львов. ун-те, 1987. – 168 с.

2. Гоберман В.А. Автомобильный транспорт в сельскохозяйственном производстве: эффективность и качество работы, оценка и разработка организационно технических решений. – М.: Транспорт, 1986. – 287 с.

3. Денисов Ю.В., Наумов П.В., Соловьев Д.А. Управление показателями надёжности и топливно-экономическими показателями работы автомобиля.//В сб.

“Проблемы проектирования неоднородных конструкций”. Труды ХХ Российской школы. – Миасс: МНУЦ, 1999, – с. 184…188.

4. Дорожные условия и режимы движения автомобилей / Под ред. проф.

Бабкова. М.: Транспорт, 1976. – 224 с.

5. Зангиев А.А., Лышко Г.П., Скороходов А.Н. Производственная эксплуатация машинно-тракторного парка. – М.: Колос, 1996. – 320 с.

УДК 631.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ШНЕКА ПРЕСС – ЭКСТРУДЕРА

Для определения конструктивных параметров витков шнека составим систему действия сил на него вдоль подвижных осей, направленных вдоль как вдоль, так и поперек винта шнека (рисунок 1).

Сила, действующая на элементарный участок в радиальном направлении на материал, после подстановки значений запишется:

или Рисунок 1. Схема действия сил в коническом межвитковом пространстве пресса:

1– слой прессуемого материала вдоль кожуха шнека;

2 – кожух шнека;

3 – прессуемый материал в межвитковом пространстве;

4 – подпрессовывающий пружинный шнек;

5 – направляющий конус на валу шнекового пресса Сила, действующая на элементарный участок поперек витков пружинного шнека, после подстановки значений запишется:

где р` – разность давлений с боковых сторон винта шнека, Па.

Сила, действующая на элементарный участок вдоль витков от трения материала на винт после подстановки значений запишется или Рассмотрим силы, действующие через материал на пружинный винт шнека в зоне подачи материала на участке прессования (рисунок 2).

Рисунок 2. Схема действия сил на винт шнекового пресса Сила, действующая вдоль оси шнека определится (на элементарном участке) Сила, скручивающая пружину (создающая вращающий момент) определится (на элементарном участке) По аналогии, суммарная сила от действия сил на элементарном участке определится с учетом ранее полученных выражений:

- сила, действующая вдоль оси винта шнека - сила, скручивающая винт (создающая вращающий момент) Вращающий момент, действующий на пружину где R F – радиус действия силы, скручивающей пружину, м. Он расположен в точке центра тяжести сектора [1], При бесконечно малом значении угла d получим с достаточной степенью точности При расчете пружин на жесткость определяют осадку под действием продольной силы Fos [2, 3]. Для пружин из проволоки круглого сечения где Z – число витков пружины;

G – модуль сдвига, для стали в среднем 8· МПа;

d п – диаметр проволоки, мм.

Анализируя данную формулу видно, что осадка пружины обратно пропорциональна моменту инерции сечения используемой проволоки.

Момент инерции сечения круга, м4 [2] Момент инерции прямоугольника, м4 [2] Произведем замену:

Поскольку ( D Z) – фактически является длиной сжатой пружины, то в нашем случае, будет использоваться ( D Z / cos). Или для элементарного сектора запишется Тогда осадка пружины для участка ее длины на интервале углов [0, 1] определится А с учетом предварительного сжатия пружины суммарная осадка пружинного винта шнека составит где Fнач – предварительная сила сжатия пружины, Н.

Библиографический список 1. Ицкович Г.М. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 1987. – 2. Коновалов В.В. Обоснование технических средств приготовления и выдачи кормов в свиноводстве. – Пенза, 2005. – 314 с.

3. Проектирование механических передач/ С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцев и др. – М.: Машиностроение, 1984. – 560 с.

УДК631.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕПЛОТЫ В КОНТАКТЕ ДВУХ ТЕЛ

ПРИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОМ УПРОЧНЕНИИ

Электромеханическая обработка металлов в настоящее время находит всё большее применение для решения различных технологических задач, как например упрочнение поверхностного слоя деталей;

отделочная обработки с целью снижения шероховатости взамен шлифования;

восстановление изношенной поверхности с целью увеличения размеров и д.р.

Большое число выполненных работ посвящено исследованию различных аспектов ЭМО: структурно-фазовых превращений, изменению микро и макро геометрии обработанной поверхности;

характеру изменения физико механических свойств;

проведению усталостных и износных исследований. Однако электрофизические параметры обработки исследованы сравнительно мало.

Целью настоящей работы является восполнение указанного пробела.

Электромеханический контакт инструмента и детали должен быть рассмотрен с точки зрения теории электрических контактов Р. Хольма, согласно которой под зоной такого контакта понимается сужение силовых линий плотности тока, перпендикулярно к которым можно провести эквипотенциальные поверхности, указывающие распределение электрических потенциалов в теле детали. Именно такой подход определяет в свою очередь электрическую мощность и количество тепла, выделившегося в зоне контакта инструмента и детали (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема распределения эквипотенциальных поверхностей в месте контакта Рассмотрим геометрические параметры, имея в виду, что инструмент может быть представлен тороидальной поверхностью внедряемой в деталь представляющую собой цилиндр.

Уравнение поверхности тора, контактирующего с цилиндром, в декартовой системе координат запишется так:

где: r – часть тора, внедрённого в деталь, мм;

х – расстояние от 0 до r по оси абсцисс, мм;

y – расстояние от 0 до r по оси ординат, мм;

R - радиус тора, мм. Для вычисления поверхности контакта найдём частные производные и :

Элементарная площадь пятна контакта инструмента с деталью где – плотность обрабатываемой детали, г/мм3.

В системе координат площадь поверхности можно вычислить по формуле:

где: R / – радиус тора в момент упрочнения;

r - радиус части тора, внедрённого в деталь.

Рассмотрим рисунок, на котором представлена указанная схема 2.

Рисунок 2. Расчетная схема для определения площади пятна контакта:

а - координата центра окружности по оси Ox;

b - радиус окружности детали;

– суммарная величина внедрения инструмента в деталь;

1 – угол пластической деформации;

2 – угол упругой деформации;

r - радиус тора, внедрённого в деталь, мм;

R – радиус тора, мм.

Площадь пятна контакта определяют как сумму площадей контакта в зонах пластической Sp и упругой Su деформации:

где: cos – угол внедрения ролика в деталь, °.

Общая площадь пятна контакта:

Электрическая мощность зоны контакта можно определить по формуле Джоуля-Ленца:

где: L – общая длинна проводника, м, – удельная проводимость, S – площадь поперечного сечения контакта, мм2.

Величина Р представляет собой электрическую мощность, которая преобразуется в теплоту. Элементарные потери мощности будут равны:

где: S = 2 l2 – площадь полусферы, т.к. в первом приближении эквипотен циальные поверхности перпендикулярны линиям тока, могут рассматриваться как шаровые сегменты, мм2, где: l – длина пятна (эллипса), мм. Проинтегрируем выражение (9) где: P1, P2 – максимальная и минимальная мощности, Вт;

l1, l2 – максимальная и минимальная длины проводящих слоёв между шаровыми сечениями, мм.

В результате получим:

Переходя к графику выделения джоулева тепла в зоне контакта и учитывая, скорость обработки, в формулу мощности пятна контакта необходимо добавить параметр времени (рисунок 3):

где: S – площадь пятна контакта, мм;

– скорость обработки, м/мин;

60, – размерности перевода скорости обработки из м/мин в мм/с. Количество теплоты, выделившееся в месте контакта:

где: P - электрическая мощность, выделившаяся в месте контакта, Вт;

Т – время упрочнения, с.

При увеличении глубины упрочненного слоя, потери мощности увеличиваются. На глубине = 0,36 мм, электрическая мощность Р = 950 Вт, при силе тока I = 1400 А. Зная электрическую мощность, выделяемую в области электрического контакта можно перейти к количеству теплоты выделяемого в нём, а, учитывая скорость перемещения инструмента относительно детали, можно рассчитать удельное количество теплоты, поглощаемой единицей объёма поверхностного слоя детали.

Для этого умножим объём зоны электрического контакта на скорость перемещения инструмента относительно детали, т.е:

где: V – объём упрочнённого поверхностного слоя в единицу времени;

Vшар.сег – объём шарового сегмента зоны контакта инструмента и детали;

– скорость перемещения инструмента относительно детали.

Тогда тепло, выделяемое в единице объёма поверхностного слоя детали где: Q – общее количество теплоты.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 8 |
 
Похожие материалы:

«Министерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарская государственная сельскохозяйственная академия ДОСТИЖЕНИЯ НАУКИ АГРОПРОМЫШЛЕННОМУ КОМПЛЕКСУ Сборник научных трудов Международной межвузовской научно-практической конференции Самара 2013 УДК 330 ББК 65.32 Д-70 Д-70 Достижения наук и агропромышленному комплексу : сборник научных трудов. – Самара : РИЦ СГСХА, 2013. – 256 с. Сборник научных трудов ...»

«УДК 639.1 Состояние среды обитания и фауна охотничьих живот- ных России. Материалы 3-й Всероссийской научно-практи- ческой конференции. Москва 27-28 февраля 2009/ Россий- ская ассоциация общественных объединений охотников и рыболовов (Росохотрыболовсоюз), Министерство экологии и природопользования Правительства Московской области, МСОО Московское общество охотников и рыболовов, ФГОУ ВПО Российский государственный аграрный заоч- ный университет, ФГОУ ВПО Иркутская сельскохозяйст венная академия. ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ФАКУЛЬТЕТ БИЗНЕСА И ПРАВА IX международная студенческая научно-практическая конференция ОРГАНИЗАЦИОННО-ПРАВОВОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА ХОЗЯЙСТВОВАНИЯ В СФЕРЕ АПК в рамках ежегодного мероприятия Дни студенческой науки факультета бизнеса и права УО БГСХА (г. Горки, 22-25 мая 2012 года) ГОРКИ 2013 УДК ...»

«23 - 24 мая 2012 года Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина В МИРЕ научно-практическая конференция НАУЧНЫХ Всероссийская студенческая ОТКРЫТИЙ Том VII Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина Всероссийская студенческая научно-практическая конференция В МИРЕ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ Том VII Материалы ...»

«У Д К 639.2/.6 ББК47.2 С14 ВВЕДЕНИЕ Серия Приусадебное хозяйство основана в 2000 году Рыбоводство в садках — одно из перспективных и экономи- чески выгодных форм индустриальных форм выращивания рыбы. Садковые рыбоводные хозяйства, располагаясь непосред ственно на водоемах с благоприятным для жизни рыб физико химическим режимом воды, имеют резервы местных животных и растительных кормов, требуют незначительной земельной площади для подсобных и жилых помещений. Подписано в печать 19.11.04. Формат ...»

«ПРОГРАММА РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗАЦИИ ОБЪЕДИНЕННЫХ НАЦИЙ ПРОГРАММА “ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ“ ПРОГРАММА МАЛЫХ ГРАНТОВ ГЛОБАЛЬНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ФОНДА Биогазовые технологии в Кыргызской Республике ЦЕЛИ РАЗВИТИЯ ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ ООН: Цель 1: Искоренение крайней нищеты и голода Цель 7: Обеспечение экологической устойчивости УДК 658 ББК 30.6 В 26 B26 Веденев А.Г., Веденева Т.А., ОФ Флюид Биогазовые технологии в Кыргызской Республике. — Б. Типография Полиграфоформление, 2006. — 90с. ...»

« к. изданию и общее редактирование выполнены И. П. Ксеневычем на обществен­ ных началах. Р е ц е н i е н т —доцент кафедры Тракторы и автомобили Московского института инженеров сельскохозяйственного ...»

«Б.И. Виноградов Х.Н.Атабаева А.А. Дементьева РШЕНИЕВОДСТВО ( ПРАКТИКУМ) ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ ЗЕРНОВЫЕ БОБОВЫЕ КОРМОВЫЕ ТРАВЫ КОРНЕПЛОДЫ КЛУБНЕПЛОДЫ БАХЧЕВЫЕ КУЛЬТУРЫ ПРЯДИЛЬНЫЕ КУЛЬТУРЫ МАСЛИЧНЫЕ РАСТЕНИЯ ЭФИРОМАСЛИЧНЫЕ РАСТЕНИЯ НАРКОТИЧЕСКИЕ РАСТЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫ Е РАСТЕНИЯ Издательство ’’МЕХНАТ” ББК 41я В Допущ ено Управлением высшего и среднего специального обра­ зования Госагропрома С С С Р в качестве учебного пособия для студентов высших сельскохозяйственных учебных заведений по ...»

«Т.А.Работнов ИСТОРИЯ ФИТОЦЕНОЛОГИИ Москва Аргус 1995 ББК 28.58. Р13 УДК 581.55 Научный редактор д.б.н., профессор В.Н.Павлов Р13 Работнов Т.А. История фитоценологии: Учебное пособие. - М.: Аргус, 1995. - 158 с. ISBN 5-85549-074-2 В учебном пособии рассмотрены основные этапы развития фитоценологии, включая современный период, детально охарактеризовано совершенствование методических подходов к исследованию растительности, сделан обзор важнейших направлений этой науки в настоящее время. Автор, в ...»

«В. В. Лысак МИКРОБИОЛОГИЯ Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов биологических специальностей учреждений, обеспечивающих получение высшего образования МИНСК БГУ 2007 УДК 579 (075.8) ББК 28.4я73 Л88 Р е ц е н з е н т ы: кафедра ботаники Гродненского государственного университета имени Янки Купалы (профессор, д-р биол. наук А. И. Воскобоев); д-р биол. наук З. М. Алещенкова Лысак, В.В. Л88 Микробиология : учеб. пособие / В. В. Лысак. – ...»

«Н.А. Лемеза АЛЬГОЛОГИЯ И МИКОЛОГИЯ ПРАКТИКУМ ББК 28.591 я 73 Л 44 УДК 582.22 (075. 8) Рецензенты: Лемеза Н.А. Альгология и микология. Практикум: Учеб. пособие / Н.А. Лемеза – Мн.: Вышэйшая школа, 2008. – с. В учебном пособии рассматриваются вопросы классификации водорослей и грибов с использованием современной номенклатуры и систематики рассматриваемых групп организмов. Дается характеристика отделов, классов, порядков и родов водорослей, миксомицетов, грибов и лишайников. Содержатся ...»

«КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Н.Н. АХМЕТСАДЫКОВ, Г.С. ШАБДАРБАЕВА, Д.М. ХУСАИНОВ ТЕХНОЛОГИЯ ВЕТЕРИНАРНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ Допущено МОН РК ВУЗ в качестве учебника Книга 3 ТЕХНОЛОГИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ, ЛЕЧЕНИЯ И ПРОФИЛАКТИКИ БОЛЕЗНЕЙ, ВЫЗЫВАЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ И ПАРАЗИТАМИ Алматы, 2013 1 УДК 378 (075.8):576.8 ББК 48 я 7 А17 Ахметсадыков Н.Н., Шабдарбаева Г.С., Хусаинов Д.М. А17 Технология ветеринарных биологических препаратов: Учебник – ...»

«КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Н.П.ИВАНОВ доктор ветеринарных наук, профессор, академик НАН РК К.А.ТУРГЕНБАЕВ доктор ветеринарных наук, профессор А.Н. КОЖАЕВ кандидат ветеринарных наук ИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИ ЖИВОТНЫХ Том 4 Болезни птиц, плотоядных и пушных зверей, пчел, рыб, малоизвестные болезни и медленные инфекции Алматы, 2012 УДК 619:616.981.42 (075.8) ББК 48.73Я73 И22 Учебное пособие рассмотрено и рекомендовано к изданию Ученым Сове том факультета Ветеринарной медицины и ...»

«УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ИНСТИТУТ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И ИНСТИТУТ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ПОЧВОВЕДЕНИЯ РАН БИОЛОГИИ РАН Материалы Национальной конференции с международным участием Математическое моделирование в экологии 1-5 июня 2009 г. г. Пущино Материалы конференции Математическое моделирование в экологии ЭкоМатМод-2009, г. Пущино, Россия УДК 57+51-7 ББК 28в6 М34 Ответственный редактор профессор, доктор биологических наук А.С. ...»

«1973 2003 Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова Факультет почвоведения К 250-летию МГУ им. М.В.Ломоносова Кафедре биологии почв МГУ им. М.В.Ломоносова — 50 лет (1953 - 2003) Ответственный редактор проф. Д.Г.Звягинцев НИА-Природа Москва-2003 УДК 631.46 ББК Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Бызов Б.А., Воробьева Е.А., Гузев В.С., Добровольская Т.Г., Зенова Г.М., Кожевин П.А., Кураков А.В., Лысак Л.В., Марфенина Т.Г., Мирчинк Т.Г., Полянская Л.М., Ре шетова И.С., Соина В.С., ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Т.Н. ИЗОСИМОВА, Л.В. РУДИКОВА ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНО- ЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ Монография Гродно 2010 3 УДК 004.6 Изосимова, Т.Н. Применение современных технологий обработки данных в научных исследова ниях : монография / Т.Н. Изосимова, Л.В. Рудикова. – Гродно : ГГАУ, 2010. – 408 с. – ISBN 978 985-6784-68-5 В монографии ...»

«Российская Академия наук Уфимский научный центр Институт истории, языка и литературы Ю.М. Абсалямов, Г.Б. Азаматова, А.В. Гайнуллина, М.И. Роднов, Л.Ф. Тагирова УФИМСКИЕ ПОМЕЩИКИ: типы источников, виды документации Уфа – 2013 1 УДК 947.930.221(470.57) ББК 63.3(2 Рос. Баш): 63.2 Р е ц е н з е н т ы: доктор исторических наук С.В. Голикова (Екатеринбург) кандидат исторических наук С.А. Фролова (Казань) Абсалямов Ю.М., Азаматова Г.Б., Гайнуллина А.В., Род нов М.И., Тагирова Л.Ф. Уфимские помещики: ...»

«NATURAL WATER IMPROVEMENT AND WASTEWATER TREATMENT УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД И ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД Министерство образования и науки Республики Казахстан Казахский национальный аграрный университет Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева Таджикский технический университет имени М.С. Осими Т.И. ЕСПОЛОВ, Ж.М. АдИЛОВ, А.Т. ТЛЕУКУЛОВ, С.Б. АЙдАРОВА, Е.И. КУЛЬдЕЕВ, К.Т. ОСПАНОВ, д. дАВЛАТМИРОВ, В.А. ЗАВАЛЕЙ УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД И ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД УДК ...»

«ЦЕНТР ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ XX МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ФОРМИРОВАНИЮ КОНЦЕПЦИИ ЭКОНОМИЧЕСКОГО РОСТА: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА (18.04.2014г.) 1 Часть г. Санкт-Петербург – 2014г. © Центр экономических исследований УДК 330 ББК У 65 ISSN: 0869-1325 Современные подходы к формированию концепции экономического роста: теория и практика: 1 Часть (экономика и управление предприятиями, отраслями, комплексами, экономика ...»









 
© 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.