Технология выгрузки комбикорма повышенной влажности из бункеров малого объёма с обоснованием конструктивных параметров сводообрушителя
На правах рукописи
Гайдуков Константин Владимирович
ТЕХНОЛОГИЯ ВЫГРУЗКИ КОМБИКОРМА
ПОВЫШЕННОЙ ВЛАЖНОСТИ
ИЗ БУНКЕРОВ МАЛОГО ОБЪЁМА
С ОБОСНОВАНИЕМ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
СВОДООБРУШИТЕЛЯ
Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации
сельского хозяйства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Мичуринск-наукоград РФ 2013
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А.
Костычева» на кафедре «Безопасность жизнедеятельности».
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Латышенок Михаил Борисович
Официальные оппоненты: Цымбал Александр Андреевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П.
Горячкина», кафедра гидравлики и гидравлических машин, профессор Ведищев Сергей Михайлович, кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет», кафедра агроинженерии, доцент
Ведущая организация: Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации агрохимического обслуживания сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук
Защита диссертации состоится 21 ноября 2013 г. в 12-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.041.03 в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет» по адресу: 393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул.
Интернациональная, д.101, зал заседаний диссертационных советов.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.
С авторефератом можно ознакомиться на сайтах Министерства образования и науки Российской Федерации, http:/www.vak.ed.gov.ru и на сайте университета ФГБОУ ВПО «Мичуринский государственный аграрный университет»
www.mgau.ru.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные и скрепленные гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.
Автореферат разослан 21 октября 2013 года.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент Ланцев В.Ю.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В организации научно-обоснованного кормления сельскохозяйственных животных большое значение придается комбинированным кормам. Комбикорма в рационах различных животных могут составлять от 30% до 95% от общей питательной ценности всего рациона.
Комбикорма представляют собой сложную смесь различных кормовых продуктов, которые под действием внешних климатических факторов и технологий их переработки могут изменять свои физические свойства (сыпучесть, самосортирование и т.п.) и терять питательную ценность.
Поэтому, при производстве и использовании комбикормов требуется уделять особое внимание его хранению.
В Российской Федерации практически повсеместно в производстве комбикормов применяются для его хранения бункера малого объема, которые позволяют защитить комбинированный корм от атмосферной влаги, обеспечить механизацию его производства и потребления. В условиях неритмичности производства, непостоянных сроках хранения, под действием внешних климатических факторов даже в бункерах малого объема возможно увеличение влажности комбинированного корма, что приводит к изменению свойств сыпучести и как следствие этого к образованию сводов в выгрузных горловинах бункеров. Технологические сбои в процессе выгрузки, влекут за собой увеличение трудозатрат, простои оборудования, работу оперативного персонала в условиях повышенной запыленности.
Поэтому совершенствование и исследование технологических способов выгрузки комбикорма повышенной влажности, из бункеров на базе теоретических и экспериментальных исследований, является актуальной задачей, представляющей научный интерес для перерабатывающей промышленности агропромышленного комплекса.
Работа выполнена в рамках основной научно-исследовательской работы Рязанского государственного агротехнологического университета на 2011 – 2015 гг. по теме № 7 "Совершенствование технологий, разработка и повышение надежности технических средств возделывания, уборки, транспортировки и хранения сельскохозяйственных культур в условиях ЦФО РФ" 3 гос. рег. 01201174432.
Целью данной работы - повышение эффективности технологии выгрузки комбикорма повышенной влажности из бункеров малого объёма, путём разработки и обоснования конструктивных параметров подвесного сводообрушителя вибрационного действия.
Объект исследований – технологический процесс выгрузки комбикорма из бункера и способы сводообрушения на основе применения подвесного сводообрушителей вибрационного действия.
Предмет исследований – теоретические и экспериментальные зависимости процесса сводообразования комбикорма повышенной влажности в бункерах малого объема, а также закономерности влияния конструктивных параметров сводообрушителя на процесс выгрузки комбикорма из бункера.
Методика исследования – в теоретических исследованиях использовались законы теоретической механики, сопротивления материалов, динамики гравитационного течения сыпучих материалов. При экспериментальных исследованиях использовались общеизвестные методики, ГОСТы и ОСТы, методика планирования эксперимента, а также разработанные на их основе частные методики. При этом использовались современные приборы и оборудование, а также новые разработанные экспериментальные установки.
Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием современных компьютерных математических программ.
Научная новизна. Теоретическое обоснование условий образования сводов комбикорма, аналитические зависимости влияния конструктивных параметров подвесного сводообрушителя вибрационного действия на амплитуду вибрационных колебаний комбикормовой массы, возникаемые при его работе, методика проведения экспериментальных исследований определения конструктивных параметров сводообрушителей с использованием разработанного нового стенда, исследований условий работы оператора.
Практическая ценность работы заключается в том, что разработана конструкция подвесного сводообрушителя вибрационного действия и технология выгрузки комбикорма из бункера малого объема на основе применения этой конструкции, которая позволяет повысить производительность выгрузки, снизить трудоемкость выполнения работы, а также улучшить условия труда оператора.
Новизна технических решений подтверждена патентами Российской федерации на изобретение №2458837 и №2346875, и на полезную модель №70650 и №108029.
Результаты исследований нашли практическое применение в модернизированных бункерах для хранения комбинированного корма, а также продуктов и отходов мукомольного производства.
Производственная проверка показала эффективность технологии выгрузки бункеров малого объема и подвесного сводообрушителя вибрационного действия. Результаты производственных исследований внедрены на предприятии ОАО «Михайловхлебопродукты» Михайловского района Рязанской области.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях Рязанского государственного агротехнологического университета (2007…2012 гг.);
на международной научной конференции профессорско-преподавательского состава посвящённой 61-летию РГАТУ им. П.А. Костычева;
Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди аспирантов и молодых учёных высших учебных заведений Минсельхоза России по номинации «Технические науки»
ВПО ФГОУ МГАУ;
конкурсе на лучшую научную работу среди аспирантов аграрных ВУЗов Центрального федерального округа РФ, в номинации «Технические науки»;
Всероссийская научная конференция среди преподавателей и молодых учёных аграрных ВУЗов по номинации «Технические науки» ФГБОУ ВПО СпбГАУ.
Достоверность полученных результатов исследования.
Достоверность научных положений подтверждается результатами экспериментальных исследований и их согласованием с теоретическими данными, использованием действующих и новых разработанных методик, современной измерительной аппаратуры, разработанных новых экспериментальных стендов, обработкой экспериментальных данных с помощью компьютерных и математических программ;
выступлением с результатами исследований на различного уровня научно-практических конференциях, их одобрением, и публикацией материалов, внедрением разработок в производство.
Положения, выносимые на защиту:
- математическая модель процесса сводообразования с учётом прочностных свойств и высоты слоя комбикорма в бункере малого объёма;
- конструктивная схема подвесного сводообрушителя вибрационного действия с обоснованием параметров его работы в зависимости от свойств комбикорма;
- обоснование конструктивных параметров подвесного сводообрушителя вибрационного действия для использования в технологическом процессе разгрузки вертикального бункера малого объема;
-зависимость высоты свода уплотненного комбикорма в выгрузной горловине бункера от размера этой горловины;
- технологию выгрузки комбикорма с применением подвесного сводообрушителя вибрационного действия БС-1,5;
- результаты проверки в производственных условиях предложенной конструкции подвесного сводообрушителя вибрационного вертикального бункера малого объема и показатели эффективности его работы.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в научных трудах, в том числе 3 статьях рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК, 4 патентах РФ, 2 из которых на изобретение и 2 на полезную модель.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций к производству, библиографического списка и приложений. Объем диссертации составляет 172 страницы основного текста с приложениями, содержит 38 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 143 наименований, из них 5 на иностранных языках.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, её научная новизна и практическая значимость. Приведены основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе «СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ» приведены анализ технологий выгрузки комбикорма из вертикальных бункеров для его хранения и конструкций сводообрушающих устройств. Разработкой научных основ технических и организационных мер, связанных с повышением эффективности разгрузки сыпучих материалов, хранящихся в вертикальных бункерах, занимались ведущие научные институты страны и ученые К.В. Алферов, Е.А. Банин, В.Я. Борщев, В.Н.
Долгунин, О.М. Кошанов, М.М. Протодьяконов, М.М. Покровский, В.К.
Шевкун и др. Выполненные ими исследования по научной организации выгрузки сыпучих материалов из бункеров не потеряли своей актуальности и сегодня. Однако они требуют существенной корректировки с учётом свойств комбинированного корма повышенной влажности, который склонен к сводообразованию и зависанию в выгрузной горловине вертикального бункера.
В результате анализа литературных источников, автором предложена классификация используемых для выгрузки сыпучих материалов из вертикальных бункеров сводообрушителей, позволяющая выделить основные направления в их совершенствовании для использования в техническом процессе выгрузки комбикорма повышенной влажности из вертикальных бункеров малого объема.
На основе проведённого анализа сформулированы цель и задачи исследований, в которые входили:
1. Исследовать процесс сводообразования комбикорма повышенной влажности в бункерах малого объёма.
2. Разработать конструкцию подвесного сводообрушителя вибрационного действия с обоснованием его конструктивных параметров.
3. Исследовать влияние конструктивных параметров подвесного сводообрушителя вибрационного действия на процесс разрушения свода под действием упругих колебаний его рабочего органа в лабораторных и производственных условиях.
4. Разработать технологию выгрузки комбикорма из бункеров малого объёма с применением предлагаемого сводообрушителя.
5. Исследовать условия труда операторов поста отгрузки комбикорма.
6. Оценить технико-экономическую эффективность технологии выгрузки комбикорма из бункеров малого объёма, с применением предлагаемого сводообрушителя.
Во второй главе «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» представлены результаты теоретических исследований механико-геометрических характеристик свода образованного трудно сыпучими материалами в выгрузной горловине бункеров, конструктивно-технологическая схема сводообрушителя с обоснованием параметров его работы.
На основании сделанной гипотезы, что образованный трудносыпучим материалом свод представляет собой параболоид вращения, была составлена расчетная схема для определения сжимающих напряжений, рисунок 1.
Условия равновесия выделенного элемента стенки свода бесконечно близкими меридиональными и радиальными сечениями действуют напряжение, обусловленные уравнением Лапласа для окружного t и меридионального m t m PВД (1) t m Из которого видно, что прочность свода будет определяться его толщиной,. Учитывая, что напряжения внутри свода равномерно распределены, т.е.
t= m=[], (2) критическая толщина стенки свода может быть определена выражением:
РВД t m (3) [ ] m t t– окружное нормальное напряжение, Па;
m – меридиональное нормальное напряжение, Па;
t – радиус кривизны окружного (кольцевого) сечения, м;
m– радиус кривизны меридионального (параболического) сечения, м;
РВД – интенсивность внутреннего давления в зоне сводообразования, Па;
– толщина оболочки свода, м.;
- угол между осью вращения и положением элементарной площадки, рад.
Рисунок 1 - Расчетная схема к определению сжимающих напряжений, возникающие в своде продукта.
На основании формулы 3 с помощью программы Маthcad были рассчитаны значений толщины слоя в зависимости от угла и ширины горловины бункера и получена графическая зависимость, которая представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Зависимость толщины свода (м) от угла между осью вращения и положением элементарной площадки (рад) и ширины выгрузной горловины.
Анализ полученной зависимости показал, что размещение сводообрушающих устройств целесообразно осуществлять ближе к центру бункера, где толщина свода минимальна.
Широкое распространение в качестве сводообрушителей на предприятиях мукомольного производства получили механические устройства для обрушения сводов, колебания которых осуществляют с помощью дебаластного механизма, на базе асинхронного двигателя. Причём наиболее эффективными являются сводообрушители, недостатками которых являются сложность конструкции сводообрушителя, которая сама по себе препятствует свободному истечению материала;
ее низкая ремонтопригодность и надёжность. Для устранения выявленных недостатков нами предложена конструкция бункерного устройства со сводообрушителем (патенты №2458837, №108029), представленная на рисунке 3.
1 – бункер;
2 – стержень с лопатками;
3 – шиберная заслонка;
4 - блок пружин дебалансного механизма;
5 – двигатель с дисбалансом;
6 - пластина сводообрушителя.
Рисунок 3 - Конструктивно-технологическая схема сводообрушителя Эффективность работы обеспечивается тем, что в бункерном устройстве, располагается сводообрушитель с пластиной закреплённый с помощью блока пружин на опоре, имеющий дебаластный механизм. Причём стержень сводообрушителя, расположен вдоль оси бункера и выполнен с лопатками - рассекателями материала и закреплёнными в нижней части стержня с наклоном к его оси.
Лопатки выполняются в виде пластины, жестко закрепленной на стержне в центральной ее части с углом наклона (900- ) относительно оси стержня, где – угол внутреннего трения материала.
Сводообрушитель во время работы совершает свободные колебания, которые происходят около положения упругого равновесия. В этом случае, деформация пружины дебаластного механизма, будет складываться из статической ст и динамической x деформации, т.е.
x cm, (4) Условие равновесия сводообрушителя под действием собственного веса с учётом сжатия пружины представлено в виде расчетной схемы рисунок 4 и может быть записано в виде уравнения 5.
х – перемещение сводообрушителя, м;
ст– перемещение сводообрушителя от веса сводообрушителя и веса дебаластного механизма с учётом предварительной затяжки пружин, м;
Gсвод – вес сводообрушителя, Н;
Gг - вес груза дебаластного механизма, Н;
Fц – центробежная сила возникающая при вращении груза дебаластного механизма, Н;
Р – востанавливающая сила,Н.
Рисунок 4 - Расчётная схема свободных колебаний сводообрушителя d 2x m 2 Gсвод Gг R P Fц, (5) dt где m- масса сводообрушителя, кг;
Р - восстанавливающая сила полного упругого сопротивления пружин, Н;
G G - вес сводообрушителя с учётом груза дебаластного механизма, Н;
свод г R – сила сопротивления продукта в бункере, пропорциональная скорости колебательного движения, Н;
t – время, с.
Подставим значения величин входящих в выражение 5 и преобразуем его d 2x dx m 2 k S Г 2C x mг 2 r sin(t ) (6) dt dt где – частота вынужденных колебаний, 1/с;
mг - масса груза дебаластного механизма;
r - эксцентриситет дебаластного механизма, м.
- отношение площади лопатки к площади выгрузной горловины бункера.
С учётом того что в конструкции сводообрушителя будут применяться пружины одинаковой жесткости, то есть С1=С2, частота свободных колебаний сводообрушителя будет выглядеть:
2C 0 (7) m где С- жесткость пружин дебаластного механизма, Н/м.
Коэффициент затуханий колебаний будет определятся выражением:
1 k SГ n (8) 2 m где k- удельное сопротивление движению лопатки в среде, H/м3/с;
SГ – площадь выгрузной горловины, м2;
Решением данного дифференциального уравнения будет x A ent sin( 0 n2 t ) (9) Результаты расчета влияния жесткости блока пружин дебаластного механизма на частоту собственных колебаний сводообрушителя, выполненные с помощью программы Mathcad 14.0, представлены на рисунке 5.
Рисунок 5 – Зависимость частоты собственных колебаний от жесткости пружинного блока при фиксированной массе сводообрушителя (m= 25,48 кг) Анализ полученной зависимости показал, что частота собственных колебаний зависит от соотношения жесткости пружинного блока и массы сводообрушителя.
Эффективность разрушения свода определяется амплитудой колебаний сводообрушителя. Амплитуда колебаний сводообрушителя с дебаластным механизмом определится выражением:
m 2 r г (10) m A 2 4n2 Выражение 10, запишем с учётом выражения 7 и 8:
mг 2 r m A (11) k SГ 2C 2 m m где А- амплитуда колебаний, мм.
Полученное выражение (11), позволило установить, что амплитуда колебания сводообрушителя зависит от таких конструктивных параметров сводообрушителя как, его масса, масса груза дебаластного механизма, отношения площади лопатки к площади выгрузного отверстия, жесткости блока пружин дебаластного механизма.
В третьей главе «ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ» представлена программа, методики лабораторных и производственных исследований, обработки полученных результатов. Описаны устройства новой разработанной экспериментальной установки, порядок применения приборов и оборудования.
В четвертой главе «РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ» приведены результаты лабораторных исследований и производственных испытаний. В ходе лабораторных исследований была получена диаграмма вероятности образования свода в массе комбикорма при хранении его в вертикальном бункере малого объема (Рисунок 6). Из которой видно, что, вероятность образования свода, зависит от времени хранения и влажности комбикорма, и необходимости использования сводообрушителей в технологии выгрузки комбикорма, особенно при его повышенной влажности.
Рисунок 6 – Диаграмма вероятности образования свода от влажности и времени хранения комбикорма.
Анализируя график, представленный на рисунке 6, видно, что вероятность образования свода зависит от влажности и времени хранения комбикорма в бункере. При увеличении влажности свыше 16% вероятность образования свода существенно возрастает, однако длительность хранения комбикорма в бункере так же оказывает значительное влияние на сводообразование. Дальнейшее увеличение влажности комбикорма до 20% значительно повышает вероятность сводообразования. Это свидетельствует, о необходимости использования сводообрушителей в технологии выгрузки комбикорма, особенно при повышении влажности комбикорма и длительности хранения более суток.
Исследование формы свода подтвердили истинность положенной в основу теоретических исследований гипотезы образования свода.
С целью улучшения эффективности разрушения свода комбикорма в выгрузной горловине бункера малого объема и определении оптимальных параметров сводообрушителя был проведен многофакторный эксперимент по схеме 32 в трехкратной повторности. Перед началом, которого была установлена длина стержня сводообрушителя, она определялась, как расстояние от платформы сводообрушителя, к которой крепится верхний конец стержня до выгрузной горловины минус высота свода, то есть hст, = hбун – (0,3494 + 113,63l – 573,75l2) (12) где - длина стержня сводообрушителя, м;
– расстояние от платформы сводообрушителя до выгрузной горловины бункера, м;
l – ширина (диаметр) выгрузной горловины, м.
В нашем случае длина стержня сводообрушителя составила 1,27 м.
Вес груза дебаластного механизма был определён с учетом прочности подшипников ротора электродвигателя АИР80А4УЗ и был равен 0,8 кг.
Жесткость блока пружин дебаластного механизма и площадь лопатки была оптимизирована в ходе экспериментальных исследований.
В результате обработки опытных данных получено уравнение множественной регрессии (13), характеризующее влияние различных факторов на уровень сигнала инерционного датчика, который характеризует интенсивность вибрационного воздействия внутри материала бункера.
У=187,3032+75,8333· -0,1535·С-209,0278·()2+ +0,0825· · С+3,0222·10-5·(С)2 (13) где У – интенсивность вибрационного воздействия (уровень сигнала), ДБ;
С- жесткость пружин нагрузки бункера, мм;
– отношение площади лопатки к площади выгрузной горловины бункера.
Трехмерный график данной зависимости приведен на рисунке 7.
Рисунок 7 - График влияния жесткости пружин дебаластного механизма (С) и соотношения площади лопатки к площади выгрузного отверстия () на интенсивность вибрационного воздействия Установлено, что на интенсивность вибрационного воздействия внутри бункера в одинаковой степени оказывает влияние оба фактора: жесткость пружин дебаластного механизма и соотношение площади лопатки к площади выгрузного отверстия. Оптимальным значением соотношения площади лопатки к площади выгрузного отверстия =0,54, что соответствует соотношению сторон лопатки 0,73 к стороне выгрузного отверстия в случае квадратной формы. Оптимальным значением для данных лабораторных условий является жесткость пружин дебаластного механизма С=1780 Н/м.
Оптимальным значениям соответствует уровень сигнала У=69,1 dB.
Распространение вибрационного воздействия сводообрушителя на комбикорм было установлено на основе исследования уровня вибрационного сигнала инерционного датчика при изменении расстояния от стержня сводообрушителя до инерционного датчика, позволили получить уравнение регрессии:
v2=55,1181+367,8889*v1+1067,2222*v1*v1, (14) где V2 – уровень вибрационного сигнала, dB;
V1 - расстояние от инерционного датчика до стержня сводообрушителя, м.
На основании полученного уравнения регрессии построена графическая зависимость представленная на рисунке 8.
Рисунок 8 – График влияния расстояния от инерционного датчика до стержня сводообрушителя (V1) на уровень вибрационного воздействия (V2) Увеличение расстояния от стержня до инерционного датчика, приводит к уменьшению уровня сигнала. В тоже время радиус зоны распространения вибрационных колебаний с оптимальным уровнем вибрационного сигнала 69,1 dB равен 0,3 м.
Для проведения производственных испытаний были изготовлены экспериментально-производственные установки и им присвоена марка БС-1, На предприятии ОАО «Михайловхлебопродукты» для хранения и изготовления различных комбикормов широко используются бункера.
Непосредственно в технологии производства комбикорма на этом предприятии используется 24 бункера малого объёма, и практически в каждом из них есть вероятность сводообразования. Сводообрушители БС-1,5 были смонтированы на бункерах для хранения и изготовления различных комбикормов с июня 2010 года по октябрь 2012 года в ОАО «Михайловхлебопродукты» Михайловского района Рязанской области. Они проходили производственные испытания на выгрузке комбикорма и отходов мукомольного производства из прямоугольных вертикальных бункеров.
Установленные сводообрушители БС-1,5 имели следующие технические характеристики:
- марка электродвигателя – АИР80А4УЗ - потребляемая мощность -210 Вт - частота колебаний сводообрушителя –148,7 Гц - масса груза дебаластного механизма– 0,80 кг - эксцентриситет груза дисбаланса – 0,06 м - жесткость пружины –1780 Н/м - количество пружин – 8 шт - масса сводообрушителя – 25,5 кг - количество лопаток на стержне сводообрушителя – 4 шт - угол наклона лопаток к стержню сводообрушителя - Во время сравнительных испытаний осуществлялся хронометраж и визуальный контроль процесса выгрузки. Результаты оценки эффективности применения сводообрушителей БС-1,5 приведены в таблице 1.
Таблица 1 –Сравнительные показатели эффективности применяемых технологий Наименование Показатели Показатели № операции Существующая Технология с технология применением БС 1, Сводообрушение Обслуживающий Оператор и Оператор персонал вспомогательный рабочий Потребляемая 2080 Вт 210 Вт мощность (Электродвигатель - (Электродвига-тель АИРЕ80С2 2.2кВ – АИР80А4УЗ) IM1081) Среднее время 18 с около 30 с разрушения свода Выгрузка Обслуживающий Оператор и Оператор персонал вспомогательный рабочий Потребляемая 2080 Вт 210 Вт мощность (Электродвигатель - (Электродвига-тель АИРЕ80С2 2.2кВ – АИР80А4УЗ) IM1081) Среднее время 16 мин.57 с 7 мин. 28 с загрузки автомобиля КАМАЗ-53205-15, с учётом простоя вызванного неисправностью сводообрушителя Также в ходе сравнительных испытаний оценивались показатели надёжности сводообрушителей. Представленные в таблице 2.
Таблица 2 – Сравнительные показатели надёжности существующей и предлагаемой технологий Наимнование Ед. Обозначение Существующая Предлаг изм. технология аемая техноло гия Общее время испытаний ч t 4048 Наработка ч toi 3076,5 3724, сводообрушителя до момента i-отказа, toi=t-tв tоб Время восстановления ч tв 835,5 177, работоспособности Время технического ч toб 136 обслуживания Число отказов раз n 54 Наработка на ч Т0 56,98 620, n t oi i отказ T n Коэффициент Кти - 0,76 0, технического использования t Кти t0 tВ tоб Производственные испытания показали, что применение БС-1, позволило эффективно бороться с процессом слёживания и сводообразования в бункерах продуктов мукомольного и комбикормового производства.
Внедрение разработанной организации обслуживания клиентов и технологии выгрузки комбикорма с применением сводообрушителя БС-1,5 на бункерах предприятия позволила обеспечить рациональный режим обслуживания транспортных средств для перевозки комбикорма и мукомольных отходов, который сократил время обслуживания машины на 19,0%.
Исследование условий труда операторов обслуживающих бункер показало, что запылённость рабочего места оператора меняется при удалении от горловины бункера. Предельно допустимой концентрации запылённость достигает на расстоянии более 4 метров. Результаты замера приведены на рисунке 9.
Рисунок 9 – График изменения запыленности воздуха в зависимости от расстояния до выгрузной горловины бункера Применение устройства БС-1,5 позволило полностью механизировать разрушение свода и слёживания комбикорма, при этом обслуживание установки осуществляет один оператор.
В пятой главе «РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ И ТЕХНИКО ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СВОДООБРУШИТЕЛЕЙ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ БУНКЕРАХ»
приведена экономическая оценка технологии разгрузки бункеров малого объема с применением сводообрушителя БС-1,5 на основе применения методики определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники Минсельхозпрода и методики экономической оценки инженерных проектов, а также результатов лабораторно-полевых испытаний.
Расчёт технико-экономической эффективности показал, при годовом объёме работ постом загрузки комбикорма в ОАО «Михайловхлебопродукты»
с использованием предложенной технологии организации работ и применения в выгрузных бункерах сводообрушителя БС-1,5 вырос на 16,5%, при этом суммарный годовой экономический эффект составил 416922 рубля.
В приложениях представлены материалы, дополняющие выполненную работу.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Разработанная математическая модель образования свода комбикорма в 1.
вертикальном бункере малого объёма позволила установить, что свод комбикорма имеет различную толщину. Наименьшую толщину свод сыпучих продуктов имеет ближе к центру выгрузной горловины, где и следует размещать рабочий орган сводообрушителя.
Для выгрузки комбинированного корма из бункеров малого объема, 2.
необходимо использовать подвесные сводообрушители вибрационного действия, конструкция которого имеет стержень сводообрушителя с пластиной закреплённый с помощью блока пружин на опоре, который располагается внутри бункера и снабжена дебаластным механизмом. Причём стержень сводообрушителя, расположен вдоль вертикальной оси бункера и выполнен с лопатками - рассекателями материала и закреплёнными в нижней части стержня с наклоном к его оси. На стержне предпочтительно закрепить чётное число лопаток.
Проведённые исследования показали, что оптимальными 3.
конструктивными параметрами сводообрушителя массой 25,5 кг с грузом дебаластного механизма 0,8 кг являются: суммарная жесткость блока пружин – 8х1780Н/м;
отношение площади лопатки сводообрушителя к площади выгрузной горловины – 0,54. Исследованиями установлено, что зона распространения вибрации вокруг стержня сводообрушителя с оптимальным уровнем сигнала 69,1dB имела радиус 0,3 м. В ходе производственной проверки было установлено, что при работе сводообрушителя с двигателем АИР80А4УЗ среднее время разрушения свода составило около 30 секунд, при этом потребляемая мощность была равна 210 Вт, при этом загрузку транспортных средств осуществляет один оператор. На основании полученных результатов, были созданы опытно-производственные образцы сводообрушителя БС-1,5, которые в процессе эксплуатации имели среднюю наработку на отказ более 620 часов, что более чем в 10 раз выше аналогичных показателей устройств, применяемых в ОАО «Михайловхлебопродукты».
Коэффициент технического использования БС-1,5 составляет 0,92.
Разработанная технология выгрузки комбикорма с использованием 4.
подвесного содообрушителя БС-1,5 позволила уменьшить время обслуживания транспортных средств на 19%, за счёт сокращения времени операции отгрузки комбикорма в 2,2 раза, а также полностью механизировать процесс обрушения свода слежавшегося комбикорма с одновременным снижением трудоёмкости выполнения работ, в результате этого удалось сократить обслуживающий персонал до 1 человека.
Исследования условий труда оператора поста отгрузки комбикорма, 5.
показали, что применение новой технологии с использованием разработанного сводообрушителя БС-1,5 позволило полностью механизировать разрушение свода и слёживания комбикорма, что позволило разместить рабочее место оператора на расстоянии более 4м от выгрузной горловины, где уровень запылённости составил около 1 мг/м3, что соответствует санитарным нормам.
Расчёт технико-экономической эффективности показал, при годовом 6.
объёме работ постом загрузки комбикорма в ОАО «Михайловхлебопродукты»
с использованием предложенной технологии организации работ и применения в выгрузных бункерах сводообрушителя БС-1,5 вырос на 16,5%. А суммарный годовой экономический эффект составил 416922 рубля.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Публикации в изданиях рекомендованных ВАК:
1. Устройство для разгрузки сыпучих материалов из бункера [Текст] / К. В.
Гайдуков, А. В. Шемякин, Е. Ю. Шемякина, В. В. Терентьев // Механизация и электрификация. – 2008. - № 7. – С. 47.
2. Экспериментальная установка для очистки сельскохозяйственной техники [Текст] / К. В. Гайдуков, А. В. Шемякин, Е. Ю. Шемякина, В. В. Терентьев // Механизация и электрификация. - 2008. - № 6. - С. 29-30.
3. Латышенок М. Б. Обоснование параметров работы сводообрушителя [Текст] / К. В. Гайдуков, М. Б. Латышенок, М. Ю. Костенко // Вестник РГАТУ. – 2013. - № 3. - С. 73-76.
Публикации в других изданиях:
4. Гайдуков К. В. К проблеме истечения сыпучих материалов из бункеров для хранения сельскохозяйственной продукции [Текст] / К. В. Гайдуков, Е. М.
Астахова // ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия» Ульяновск, 2008.
5. Гайдуков К.В., Латышенок М.Б., Терентьев В.В. Устройство для разгрузки сыпучих материалов из бункеров для хранения сельскохозяйственной продукции [Текст] / К. В. Гайдуков, М. Б. Латышенок, В. В. Терентьев // ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия».
- Ульяновск, 2008.
6. Пат. 70650 Российская Федерация, МПКB65D 88/66. Бункерное устройство [Текст] / Гайдуков К. В., Латышенок М. Б., Терентьев В. В., Шемякин А. В. ;
заявитель и патентообладатель Гайдуков К. В. - № 2007139238/22 ;
заявл. 24.10.07 ;
опубл. 10.02.08, Бюл. №4. – 8 с.
7. Пат. 2346875 Российская Федерация, МПКB65D 88/66. Бункерное устройство [Текст] / Гайдуков К. В., Латышенок М. Б., Терентьев В. В., Шемякин А. В. ;
заявитель и патентообладатель Гайдуков К. В. - № 2007124948/12 ;
заявл. 03.07.07 ;
опубл. 20.02.09, Бюл. № 5. – 7 с.
8. Пат. 108029 Российская Федерация, МПКB65D 88/66. Бункерное устройство [Текст] / Гайдуков К. В., Латышенок М. Б., Костенко М. Ю. ;
заявитель и патентообладатель Гайдуков К. В. - № 2011120915/12 ;
заявл.
24.05.11 ;
опубл. 10.09.11, Бюл. №25. – 11 с.
9. Пат. 2458837 Российская Федерация, МПКB65D 88/66. Бункерное устройство [Текст] / Гайдуков К. В., Латышенок М. Б., Костенко М. Ю. ;
заявитель и патентообладатель Гайдуков К. В. - № 2011120199/12 ;
заявл.
19.05.11 ;
опубл. 20.08.12, Бюл. № 23. – 11 с.
10. Лабораторные исследования сводообрушителя бункеров для хранения комбикорма [Текст] / М. Б. Латышенок, М. Ю. Костенко, К. В. Гайдуков, А. С.
Сенина // Сб. науч. тр. Рязанского ГАТУ: материалы науч.-практич. конф.
2012 г. – Рязань, 2012. – С. 38-43.
11.Исследование конструктивных параметров и режимов работы сводообрушителя бункера для трудносыпучих материалов [Текст] / К. В.
Гайдуков, М. Ю. Костенко, Н. А. Костенко, И. В. Зарубин // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования : сб. науч. тр. СПб.
ГАУ. – СПб. – Пушкин : Изд-во Политехн. ун-та, 2013. - Ч. I. – С. 324-326.
12. Результаты производственных исследований сводообрушителей бункеров комбикорма [Текст] / К. В. Гайдуков, М. Б. Латышенок, Н. М. Тараканова, И.
В. Зарубин // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования : сб. науч. тр. СПб. ГАУ. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2013. - Ч. I. – С.
310-312.
13. Гайдуков К. В. Технология выгрузки комбикорма с учётом применения сводообрушителей подвесного типа в бункерах малого объёма [Текст] / К. В.
Гайдуков, М. Б. Латышенок, М. Ю. Костенко // Сб. науч. тр. РГАТУ. – Рязань, 2013. – С.189-192.
Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать лазерная Усл. печ. л.1 Тираж 100 экз. Заказ № Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева»
390044 г. Рязань, ул. Костычева, Отпечатано в издательстве учебной литературы и учебно-методических пособий ФГБОУ ВПО РГАТУ 390044 г. Рязань, ул. Костычева,