Режим работы электропривода центрифуги для откачки меда из соторамок
На правах рукописи
ХОРОШУНОВ НИКОЛАЙ ГЕННАДИЕВИЧ
РЕЖИМ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЦЕНТРИФУГИ
ДЛЯ ОТКАЧКИ МЕДА ИЗ СОТОРАМОК
Специальность: 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование
в сельском хозяйстве
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2011 2
Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»
Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Оськин Сергей Владимирович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Газалов Владимир Сергеевич;
кандидат технических наук, доцент Салихов Сагит Сабитович
Ведущая организация – ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»
Защита состоится 18 мая 2011 года в 13.00 на заседании диссертационного совета Д220.038.08 при ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, корпус фа культета энергетики и электрификации, ауд. № 4.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет».
Автореферат размещен на сайте www.kubsau.ru 14 апреля 2011 года Автореферат разослан 15 апреля 2011 года
Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент В.С. Курасов ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность. Пчелы являются основными опылителями энтомофиль ных сельскохозяйственных растений. В настоящее время 95 % пчелиных семей входят в состав частных пасек или личных подсобных хозяйств. Механизация, электрификация и автоматизация трудоемких технологических операций на та ких пасеках находится на уровне ХIX века. Это сильно снижает производи тельность труда, повышает себестоимость продукции пчеловодства и делает производимый мед неконкурентоспособным в сравнении с импортным, что снижает продовольственную безопасность страны. Наиболее трудоемким про цессом является откачка меда. Своевременная откачка меда способствует по вышению медопродуктивности, так как пчелиные семьи с увеличенной актив ностью восстанавливают медовые запасы. При ограниченном количестве сот качественно откачанные медовые рамки являются местом для посева яиц мат кой и, соответственно, способствуют развитию пчелиных семей. В современ ных условиях хозяйствования в 95 % случаев пчеловоды осуществляют откачку меда с использованием собственной физической силы для привода центрифуги (медогонки), что снижает производительность труда более чем в 4,5 раза. Кро ме того, по мере увеличения физической усталости, пчеловоду трудно поддер живать требуемую скорость вращения центрифуги постоянной. Это приводит к поломке соторамок или неполной откачке товарного меда. Известно, что на от стройку 1 кг воска пчелиная семья расходует 3,6 кг меда, то есть ценная энер гия пчелиной семьи тратится не на выкармливание расплода и восстановление медовых запасов, а на реставрацию сотов. Производимые в настоящее время медогонки с электроприводом неэффективны и приводят к некачественной от качке, так как не учитывают закономерности удаления меда из соторамок в сис теме переменных масс.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с госбюджетной темой ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» «Раз работка и исследование энергосберегающих технологий, оборудования и источников электропитания для АПК» на 2006–2010 гг. (ГР № 01200113477).
Научная гипотеза: при рациональном режиме работы электропривода центрифуги, учитывающем закономерности движения меда из соторамок, по вышается качество откачки меда и снижается трудоемкость процесса.
Цель работы: обосновать рациональный режим работы электропривода центрифуги для откачки меда на основе использования закономерностей про цесса удаления меда из соторамок в системе переменных масс.
Объект исследования – процесс откачки меда из соторамок, регулируе мый электропривод центрифуги.
Предмет исследования – закономерности удаления меда из соторамок в системе переменных масс, приводные характеристики регулируемого электро привода центрифуги для откачки меда.
Задачи исследования.
1. Выявить закономерности движения меда из соторамок в центрифуге при откачке и получить соответствующую математическую модель.
2. Определить диапазон регулирования скорости вращения барабана центри фуги в зависимости от физико-химических свойств меда.
3. Получить основные приводные характеристики центрифуги для откачки меда: инерционную, механическую, нагрузочную.
4. Экспериментально подтвердить расчетные значения приводных характе ристик и обосновать режим работы центрифуги.
5. Усовершенствовать методику выбора рационального электропривода цен трифуги для откачки меда.
6. Провести технико-экономическое обоснование применения регулируемого электропривода центрифуг для повышения производительности и качества откачки меда.
Научная новизна.
1. Выявленные закономерности движения меда из соторамок в центрифуге при его откачке, позволяющие рассчитать значения параметров приводных ха рактеристик.
2. Функциональные зависимости между физико-химическими свойствами меда и динамическими параметрами рабочей машины, позволяющие получить рациональный режим работы электропривода центрифуги.
3. Уравнения для расчета приводных характеристик регулируемого элек тропривода центрифуги для откачки меда которые, могут быть использованы при проектировании центрифуг другого назначения.
4. Методика выбора рационального электропривода центрифуги для от качки меда, рекомендуемая для проектирования центрифуг в пчеловодстве.
Практическая значимость.
1. Приводные характеристики центрифуги для откачки меда, позволяющие разрабатывать рациональный электропривод центробежных машин в системе переменных масс для удаления вязких жидкостей.
2. Новые режимы работы электропривода центрифуги повышают качество откачки и снижают энергоемкость процесса удаления меда из соторамок.
3. Принципиальная электрическая схема автоматизированного электро привода, учитывающая режимы работы и параметры рабочего органа.
4. Разработанные алгоритмы функционирования электропривода, база данных (свид. РФ № 2011620084), программа расчета частоты вращения цен трифуги (свид. РФ № 2011610006) дают возможность запрограммировать кон троллер системы управления для реализации рационального режима работы.
На защиту выносятся следующие основные положения:
- функциональные зависимости между физико-химическими свойствами меда и динамическими параметрами рабочей машины регулируемого электро привода;
- уравнения для расчета приводных характеристик регулируемого электро привода центрифуги для откачки меда;
- усовершенствованная методика выбора рационального электропривода центрифуги для откачки меда;
- рациональный режим работы электропривода, повышающий качество от качки меда с сохранением низкой энергоемкости процесса;
- результаты экспериментальных исследований;
- алгоритм программирования контроллера;
- результаты технико-экономического обоснования.
Реализация результатов исследования. Результаты исследования вне дрены в учебный процесс ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»;
материалы исследований и макетный образец центрифуги для откачки меда с регулируемым электроприводом переданы в ООО «ЗИП Партнер» для подготовки серийного производства.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях КГАУ «Научное обеспече ние агропромышленного комплекса» с 2006 по 2009 г.;
на международной на учно-практической конференции «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства», ВГСХА, Волгоград, 2006;
на Российской научно практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе», в Ставрополь (СГАУ, 2007- гг.).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 16 пе чатных работах, в том числе три статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК, а также получены два свидетельства на программные продукты.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка используемых источников и 5 приложений. Работа со держит 109 страниц основного текста, 39 рисунков, 7 таблиц. Список исполь зованных источников содержит 105 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение содержит обоснование актуальности работы и направления исследования.
В первой главе «Технологические процессы, оборудование и маши ны используемые при производстве меда» дан краткий анализ народнохозяй ственного значения пчеловодства, определена роль эффективной откачки меда в общей технологии производства продуктов пчеловодства.
Произведен анализ литературных источников в области пчеловодства.
Ведущими в России организациями в этой области являются НИИ пчеловодст ва, МГАУ им. Горячкина, РГСХА им. Костычева и др. Вопросы эффективности работы технологического оборудования при производстве, как меда, так и дру гой продукции пчеловодства освещены в работах: Бутлерова А.М., Таранова Г.Ф., Кривцова Н.И., Лебедева В.И., Туникова Г.М. Некрашевич В.Ф., Цупак Ф.В., Мамедова Ф.А. и других ученых.
Произведен анализ машин и механизмов, предназначенных для откачки меда, распространенных на территории России. Используемые в настоящее время центрифуги для откачки меда имеют нерегулируемый электропривод или регулируемый вручную без каких-либо рекомендаций для установки час тоты вращения барабана медогонки. Кроме того, при выборе частоты вращения совершенно не учитывается вязкость меда, которая существенно зависит от его температуры и влажности. В результате неверного выбора скорости вращения до 20 % меда остается в соторамках. Кроме того, до 35 % соторамок подверже ны разрушению и дальнейшей выбраковке, что приводит повышенному расхо ду меда пчелами на их восстановление. Причины некачественной откачки меда заключаются в том, что не учитываются закономерности удаления меда из со торамок в системе переменных масс. Суммарный убыток от некачественной откачки меда может составлять до 30 % от медосбора.
Во второй главе «Теоретическое обоснование основных приводных характеристик центрифуги для откачки меда» произведены теоретические исследования по разработке рационального электропривода медогонки.
Для анализа движения меда в сотах в процессе его откачки произведено аналитическое определение распределения сил, воздействующих на мед в про цессе центрифугирования. На рисунке 1 изображен медовый сот, наполненный медом.
F тр Fc F Fц c Rc Fц Fу Fc Fц Fц Fc3 F цi Fci Fт L L Рисунок 1 – Распределение сил, действующих на мед в сотах в процессе откачки Данный сот является частью вращающейся соторамки, а, следовательно, найдя соотношения и величины сил, приложенных к массе меда в соте, можно установить функциональную зависимость сил, удерживающих мед в соте, от физических свойств меда на момент откачки. Эти силы можно представить в виде следующей системы уравнений:
Fц f mс. м ;
aц Fт f mc ;
g, (1) Fу f Fс ;
Fтр ;
;
Fв ;
Т н ;
Т i где: Fц Fцi - вектор центробежной силы, обусловленный вращением, Н;
i Fт Fтi - вектор силы тяжести, обусловленный гравитационным полем, Н;
i Fу Fуi - вектор силы, удерживающей мед в сотах, обусловленный наличием i силы трения и силы внутренних связей;
mс. м - масса мда в соте, кг;
aц - вектор центробежного ускорения, м/с2;
g - вектор ускорения свободного падения, м/с2;
Fтр - вектор силы, обусловленной наличием трения мед-воск, Н;
Fс - век тор силы, обусловленной наличием внутренних связей, Н;
- коэффициент, учитывающий вязкость меда;
Fв - вектор силы, обусловленной вязкостью ве щества, Н;
Т н - нормальная температура центрифугирования меда, оС;
Т i - тем пература при условиях, отличающихся от нормальных, оС.
После произведенных преобразований получена математическая модель сил, действующих в соторамках при центрифугировании:
3 ( nвр )2 Rc ( m р. м m p )Dc Fц 3600 L p1 L p ( m р. м m p )Dc2 g Fт, (2) 4 L p1 L p Fу vc Т н Т i где: m р. м - масса рамки с медом, кг;
m р - масса рамки без меда, кг;
Dc - диа метр сота, м;
L p1, L p 2 - длины сторон соторамки, м;
R c - расстояние от центра вращения до сота, м;
- постоянная, зависящая от формы, размеров сота и со стояния его поверхности.;
vc - вектор линейной скорости меда в сотах, м/с.
Сила извлечения меда из сота должна превышать сумму сил, удерживаю щих мед в соте соторамки, тогда начало процесса откачки меда будет характе ризоваться следующим неравенством:
Fц Fу Fт, (3) 3 nвр Rc ( m р.м m p )Dc2 Т н ( m р.м m p )Dc 2 v g sin, (4) Тi 3600 L p1 L p 2 4 L p1 L p 2 nвр Rc m р.м Т vс н m р.м g sin, (5) Т i Как видно из рисунка 2, выполнение условия 5 зависит от скорости вра щения барабана центрифуги и вязкости меда, которая определяется его темпе ратурой и влажностью. Используя номограмму (рисунок 2), можно определить минимальную скорость, при которой будет осуществляться откачка меда.
Определен диапазон регулирования скорости вращения барабана в зави симости от физических свойств меда. Для повышения качества откачки следует использовать технологию в три этапа откачки: первый этап – откачка первой стороны соторамки – извлекается 15% от общей массы меда в рамке;
второй этап – переворот и откачка меда со второй стороны соторамки – 50% меда;
тре тий этап – переворот и повторная откачка первой стороны соторамки - 35% ме да.
F, Н сила, требуемая для откачки меда при Т=20оС при Т=25оС при Т=30оС зона откачки меда n, об/мин,% 0 17 50 19 200 150 массовая доля влаги в меде минимальная частота вращения Рисунок 2 – Номограмма для определения минимальной частоты вращения центрифуги при различных значениях температуры и влажности меда Минимальная частота вращения барабана, требуемая для эффективной от качки на каждом из этапов, будет разной. Изменение начальной частоты вра щения будет зависеть от массы оставшегося меда в рамках. Таким образом, диапазон регулирования для каждого из этапов можно представить следующим образом:
Т Т 30 н 30 н Т Т i i n 1 этап - от nmin1 до nmax1 min2, (6) m р.м m р.м 0, Т Т 30 н 30 н Т Т i n, i 2 этап - от nmin2 до nmax (7) m р.м 0, m р.м 0, min Т 30 н Т i 3 этап - от nmin3 до nmax3. (8) m р.м Момент инерции рамки будет являться функцией двух переменных: массы меда и радиуса вращения - jP f (mc ;
Rc ). При фиксированном моменте времени / формула момента инерции соторамки J p имеет следующий вид:
' i m (R J p 2 к с.в [ Dc (i 1)]2 ), ' ' (9) с. min c i кс. г ' где: кс.в -количество сот в рамке по вертикали, шт;
i - номер сота по гори зонтали;
Rс. min - кратчайшее расстояние от оси вращения до соторамки, м.
Формула момента инерции барабана J б имеет следующий вид:
2mб 2 n1 Dс i.
J б mб Rс2. min (10) к с. г n ( кс. г 1) ' Подставляя в формулу (8) постоянные величины получим:
2mб 2 n1 Dс i, J б mб Rс2.min (11) кс. г n ( кс. г 1) ' J б mб Rс2.min k р Dс2 mб, (12) где kр – коэффициент, учитывающий конструкцию рамки. Для используемой в 96 % случаев рамки Дадана-Блатта размером 450300 мм произведение k D =0,006.
Общий приведенный момент инерции J пр определяется выражением:
J пр J д J б mб Rс2.min k р Dс2 mб. (13) где - J д – момент инерции электродвигателя, кг·м2.
Выражение для момента инерции при изменении массы системы имеет вид:
J б mб Rс2.min k р Dс2 mб mб ( Rс2.min k р Dс2 ), (14) 2im J бJi mбJi ( R k р D ) (mб к n р )( Rс2. min k р Dс2 ), 2 (15) с. min с c. м с.в i кс. г ' где: J бJi -момент инерции барабана-ротора при i - ой скорости, Нм2;
mбJi - масса барабана-ротора при i - ой скорости, кг.
На основе полученной формулы произведен анализ и найдена функцио нальная зависимость момента инерции трехрамочной центрифуги от частоты вращения в технологическом процессе откачки меда.
В работе определены и построены механические характеристики рабо чей машины в различных режимах работы. Проблема данного вопроса заклю чается в том, что электропривод центрифуги для откачки меда является систе мой переменных масс. Представлена центрифуга, загруженная рамками с ме дом, как две различные системы в одном целом. Первая – это непосредственно вращающаяся конструкция с учетом коробов для рамок и самих рамок, но без меда – система с постоянной массой, а вторая – это система переменной массы – мед. При этом каждая система порождает свой, индивидуальный момент со противления, а их результирующая есть момент сопротивления всей системы.
Для определения момента сопротивления с учетом сил инерции необхо димо определить момент сопротивления каждой из систем в отдельности. Об щий момент сопротивления можно представить следующим образом:
n М со ) i М с М со (М сн n н, (16) n (М со1 М со2 М соi ) [(М сн1 М сн2 М снi ) (М со1 М со2 М соi )] i n н где: М со1, М со2, М соi М сн1, М сн2, М снi моменты сопротивлений каждой составной системы, Нм.
Момент сопротивления в каждой точке необходимо корректировать про порционально массе и, следовательно, пропорционально моменту инерции:
ni М ск М со (М сн М со ) d i, (17) n н где: di J i / J o - коэффициент, зависящий от изменения приведенного момента инерции в процессе откачки, о.е.;
М ск - момент сопротивления рабочей маши ны, скорректированный относительно изменения момента инерции, Нм;
J i, J o моменты инерции системы соответственно при i-й и при начальной частоте вращения, кг·м2. На основе полученных результатов определены механиче ские характеристики центрифуги для двух этапов откачки меда как системы пе ременной массы (рисунок 3).
n, об/мин 300, Мс 250, 200, 150, 100, 50, Мс, Нм 0, 0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12, Рисунок 3 – Результаты моделирования механических характеристик рабочей машины в условиях системы переменной массы На рисунке 3 изображены механические характеристики рабочей машины:
1 - загруженной медом с постоянной массой меда на протяжении всего процес са откачки 1-го этапа;
2 - загруженной медом с переменной массой меда на про тяжении всего процесса откачки 1-го этапа;
3 - загруженной медом с постоян ной массой меда на протяжении всего процесса откачки 2-го этапа;
4 - загру женной медом, но с переменной массой меда на протяжении всего процесса от качки 2-го этапа;
5 - без меда.
После определения и построения механической характеристики центри фуги, основываясь на графическом изображении и ранее рассчитанных этапах регулирования скорости, определена нагрузочная диаграмма. Нагрузочная диа грамма (НД) определяется из условий наличия трех этапов регулирования ско рости вращения барабана центрифуги и времени вращения на каждом этапе.
Расчет мощности на каждом этапе определяется исходя из соответствия момен та сопротивления рабочей машины предельным скоростям вращения на каждом этапе регулирования. Изображение нагрузочных диаграмм представлено на ри сунках 4-5.
P мощность t t1 t 2 t3 t 4 t t5 t 6 t7 t8 t9 t10 t время Рисунок 4 – Вид нагрузочной диаграммы рабочей машины P P P P мощность P P P2 ;
P P P t t1 t 2 t3 t 4 t5 t 6 t t7 t8 t 9 t 10 t время Рисунок 5 – Вид нагрузочной диаграммы электродвигателя центрифуги для откачки меда Полученная нагрузочная диаграмма показывает, что электропривод цен трифуги для откачки меда имеет режим работы при периодическом изменении частоты вращения и нагрузки – S8. Результаты исследований использованы в методике выбора электродвигателя для электропривода медогонки.
В третьей главе «Экспериментальные исследования приводных ха рактеристик центрифуги для откачки меда» экспериментально подтвержде ны полученные теоретически приводные характеристики и получена эмпириче ская зависимость влияния температуры и влажности меда на минимальную час тоту вращения в процессе откачки.
В лабораторных условиях экспериментально исследовались теоретиче ские положения, полученные в предыдущих главах. Изображение использован ного лабораторного оборудования приведено на рисунке 6.
а) б) Рисунок 6 – Изображение экспериментальной установки: а) без нагрузки;
б) с имитацией нагрузки На основании экспериментов построены механические характеристики для первого и второго этапов откачки меда (рисунок 7).
В результате экспериментальных исследований определены инерционные характеристики центрифуги для откачки меда в системе переменных масс. За висимости момента инерции от скорости вращения центрифуги для первого и второго этапов откачки меда представлены на рисунке 8.
Первый этап откачки меда Второй этап откачки меда n n об/мин об/мин 300,00 300, Теоретическая характеристика 250,00 250, Теоретическая характеристика 200,00 200, 150,00 150, Экспериментальная Экспериментальная характеристика характеристика 100,00 100, 50,00 50, 0,00 Мс, Нм 0,00 Мс, Нм 0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4, Рисунок 7 – Механические характеристики рабочей машины при первом и втором этапах откачки меда Величины относительных погрешностей экспериментальных значений от теоретических по характеристикам составляют: для механической характери стики 8,9 %;
для инерционной характеристики 7,5 %.
1, первый этап откачки 0, J, кг м 0, второй этап откачки 0, 0, 0 50 100 150 200 n, об/мин Рисунок 8 – Зависимость момента инерции от скорости вращения центрифуги при первом и втором этапах откачки меда На рисунке 9 представлены электромеханические характеристики для пер вого и второго этапов откачки меда.
Для разработки эффективного электропривода медогонки эксперимен тально определили влияние физико-химических свойств меда на начальную скорость вращения медогонки. Лабораторные исследования предназначены для подтверждения теоретических положений и получения упрощенного эмпириче ского выражения, определяющего требуемую скорость откачки меда на первом этапе.
первый этап откачки Р, Вт второй этап откачки 30,0 80,0 130,0 180,0 230, n, об/мин Рисунок 9 – Зависимость электрической мощности электропривода от скорости вращения центрифуги при первом и втором этапах откачки меда При планировании эксперимента в качестве независимых переменных приняты основные физико-химические свойства меда: х1 – влажность меда,,% (4 уровня – 17;
18;
19;
20);
х2 – температура меда, t, оС (4 уровня – 20;
25;
28;
30).
В качестве зависимой переменной принята минимальная начальная скорость вращения медогонки (n, об/мин), требуемая для откачки меда на первом этапе.
Экспериментальные исследования осуществлялись с 15 по 25 мая в период ме досбора с белой акации. Изображение лабораторного оборудования приведено на рисунке 10.
Корреляционный и регрессионный анализ факторов и определение значи мости коэффициентов уравнений были проведены при помощи программы STATISTICA 6.0. Корреляционный анализ произведен методом Пирсона. Ап проксимация была проведена методом полинома.
а) б) Рисунок 10 – Изображение: а) центрифуги М-3 с соторамками, б) фиксации факта начала откачки меда С позиции дальнейшего применения наибольшую ценность представляет эмпирическая математическая модель, представленная полиномом второй сте пени в выражении (18). Даная математическая модель позволяет определить требуемую минимальную частоту вращения центрифуги при различных значе ниях влажности и температуры меда, подставляемых в уравнение в абсолютных единицах.
y1 3406 217,2 x 1 88,3x 2 3 x 1 x 2 3,437x 1 0,547 x 2.
2 (18) Диаграммы влияния влажности и температуры меда на параметр мини мальной частоты вращения центрифуги представлены на рисунке 11.
Полученная математическая модель (18) обеспечивает достаточно точное прогнозирование результатов воздействия основных физико-химических свойств меда на зависимую переменную при любых значениях x1 и x2. Модель обосновывает требуемую для эффективной откачки меда на первом этапе ми нимальную частоту вращения центрифуги. Для меда с влажностью 18,5 % и температурой 30 оС рациональной частотой вращения на первом этапе откач ки является 82 об/мин. Установлено, что откачка густого меда с влажностью менее 18% может осуществляться только при температуре меда более 28 оС.
X 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 X а) б) Рисунок 11 – Диаграмма влияния влажности и температуры меда: а) на зна чение параметра минимальной частоты вращения центрифуги;
б) на проекцию поля параметра минимальной частоты враще ния центрифуги Разработана методика выбора электродвигателя, которую можно исполь зовать при проектировании электропривода центрифуги для откачки меда. Ус тановлено, при рациональном режиме работы эквивалентная мощность потреб ляемая электродвигателем для привода трехрамочной хордиальной медогонки составляет 94 Вт. Предложена принципиальная электрическая схема системы управления регулируемого электропривода центрифуги (рисунок 12), вклю чающая в себя электродвигатель, силовые транзисторы, драйверы. Полученные в результате исследований закономерности заложены в программе контроллера (свид. РФ № 2011610006) семейства PIC программного регулятора. Жидкокри сталлический дисплей отображает основные технологические параметры. Пче ловод вводит значения температуры и влажности откачиваемого меда, а затем система управления реализует рациональный режим работы электропривода центрифуги для откачки меда.
Рисунок 12 – Принципиальная электрическая схема системы управления ре жимами работы регулируемого электропривода центрифуги для откачки меда В четвертой главе «Технико-экономическое обоснование внедрения регулируемого электропривода центрифуг в пчеловодстве» произведена экономическая оценка эффективности внедрения центрифуг для откачки меда с регулируемым электроприводом в пчеловодческих хозяйствах. Экономиче ская эффективность достигается за счет повышения качества откачки меда: по тери соторамок снизились с 15 до 1%;
степень откачки повысилась с 86 до %. Чистый дисконтированный доход от внедрения центрифуги для откачки ме да с рациональным режимом работы составил 176 тыс. рублей.
ВЫВОДЫ 1. Разработана математическая модель сил, действующих на мед при центрифугировании, учитывающая массу рамок, радиус барабана центрифуги, влажность меда, температуру меда. Полученные математические описания процесса позволяют обосновать рациональный режим работы электропривода центрифуги для откачки вязких жидкостей.
2. Выявлена закономерность, определяющая рациональный диапазон из менения частоты вращения барабана центрифуги в зависимости от параметров меда. Определены соотношения начальных скоростей вращения по этапам от качки 1:1,18:2,85. Например, для меда с влажностью 18,5 % и температурой 30оС установлены следующие диапазоны частот вращения по этапам: 1 этап – от 71 до 83 об/мин;
2 этап – от 83 до 202 об/мин;
3 этап – от 202 до 280 об/мин.
3. Получены механическая и инерционная характеристики центрифуги для откачки меда, учитывающие снижение массы барабана центрифуги в про цессе откачки меда. Аналитически выведено уравнение механической характе ристики рабочей машины, включающее поправочный коэффициент di, завися щий от изменения приведенного момента инерции в процессе откачки.
4. В результате экспериментальных исследований подтвержден вид меха нической и инерционной характеристики. Установлено, что относительные по грешности экспериментальных значений от теоретических по характеристикам составляют: для механической характеристики 8,9 %;
для инерционной харак теристики 7,5 %.
5. Получена эмпирическая модель влияния температуры меда в диапазоне от 20 до 30 оС, и влажности меда в диапазоне от 17 до 21 % на начальную ско рость вращения центрифуги. На основании модели разработаны алгоритм и программа для программирования контроллера семейства PIC. Программные продукты защищены свидетельствами № 2011610006, № 2010620237.
6. Усовершенствована методика выбора электродвигателя в режиме S8, учитывающая три этапа нагрузки, которую можно использовать при проекти ровании электропривода центрифуги для откачки меда. В соответствии с этой методикой, эквивалентная мощность потребляемая электродвигателем для при вода трехрамочной хордиальной медогонки составляет 94 Вт.
7. Произведено технико-экономическое обоснование применения рацио нального электропривода центрифуги для откачки меда на пасеке 100 пчелосе мей. Экономическая эффективность достигается за счет повышения качества откачки меда: потери соторамок снизились с 15 до 1 %;
степень откачки повы силась с 86 до 95 %. Чистый дисконтированный доход составил 176 тыс. руб лей.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ - в изданиях рекомендованных ВАК:
1. Хорошунов Н.Г. Обоснование частоты вращения центрифуги для от качки меда// Механизация и электрификация сельского хозяйства.№9, 2007, С.40-41.
2. Хорошунов Н.Г. Технико-экономическое обоснование применения электропривода центрифуги для откачки меда с рациональным режимом рабо ты /Н.Г. Хорошунов, Д.А. Овсянников//Научный журнал КубГАУ [Электрон ный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2011. - №01(65). - Шифр Информрегистра:
0421100012/2011. – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2011/01/11/ 3. Хорошунов Н.Г. Методика и результаты экспериментальных исследова ний обоснования параметров рационального режима работы электропривода центрифуги для откачки меда/Н.Г. Хорошунов, Д.А. Овсянников//Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2011. - №01(65).
Шифр Информрегистра: – Режим доступа:
- 0421100012/2011.
http://ej.kubagro.ru/2011/01/12/ - в прочих изданиях:
4.Хорошунов Н.Г. Многоскоростной электропривод центрифуг в пчело водстве./ С.В. Оськин, Н.Г. Хорошунов// Электромеханические преобразовате ли энергии «ЭМПЭ- 4». Материалы 3-й межвузовской научно-мет. конф.: Крас нодар, КВАИ, 2004. – С. 151-154.
5.Хорошунов Н.Г. Многоскоростной электропривод центрифуг в пчело водстве/Н.Г. Хорошунов, С.В. Оськин// Электротехнологии и электрооборудо вание в с.х. производстве. Сб. научн. Трудов(Выпуск 4) Т.2., Зерноград, 2004. – С. 5-8.
6.Хорошунов Н.Г. Определение момента инерции хордиальных центрифуг в пчеловодстве/Н.Г. Хорошунов, С.В. Оськин// Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки. Материалы 4-й южнороссийской научн. Конф.: Крас нодар, КВАИ, 2005. – С. 88-91.
7.Хорошунов Н.Г. Электропривод для откачки меда из сотовых рамок/Н.Г.
Хорошунов, С.В. Оськин// Электротехнологии и электрооборудование в с.х.
производстве. Сб. научн. Трудов(Выпуск 5) Т.2., Зерноград, 2005. – С. 130-134.
8.Хорошунов Н.Г. Динамика меда в сотах соторамок/ Н.Г.Хорошунов, С.В.Оськин// Физико-технические проблемы создания новых технологий в АПК. 3-я Российская научн.-практич. Конф. Сб. научн. Трудов.: Ставрополь, 2005 г. – С. 151-154.
9.Хорошунов Н.Г. Определение момента инерции хордиальных центрифуг в пчеловодстве/ Н.Г. Хорошунов, С.В. Оськин// Физико-технические проблемы создания новых технологий в АПК. 3-я Российская научн.-практич. Конф. Сб.
научн. Трудов.: Ставрополь, 2005 г. – С. 68-71.
10.Хорошунов Н.Г. Анализ поведения меда в сотах в процессе откач ки/Н.Г. Хорошунов, С.В. Оськин// Физико-технические проблемы создания но вых технологий в АПК. 3-я Российская научн.-практич. Конф. Сб. научн. Тру дов.: Ставрополь, 2005 г. – С. 71-75.
11.Хорошунов Н.Г. Определение функциональной зависимости скорости начала откачки меда от радиуса вращения сота с медом относительно оси вра щения барабана/Н.Г. Хорошунов, С.В.Оськин// Физико-технические проблемы создания новых технологий в АПК. 3-я Российская научн.-практич. Конф. Сб.
научн. Трудов.: Ставрополь, 2005 г. – С. 75-79.
12.Хорошунов Н.Г. Экологически чистые и энергоэффективные методы повышения производительности труда в пчеловодстве /Н.Г. Хорошунов, Д.А.
Овсянников// Новые технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышлен ности с использованием электрофизических факторов и озона. 4-я Российской научн.-практич. Конф. Сб. научн. Трудов.: Ставрополь, 2010 г. – С. 71-73.
13.Хорошунов Н.Г. Экспериментальные исследования влияния температу ры и влажности меда на начальную скорость вращения центрифуги /Н.Г. Хо рошунов, Д.А. Овсянников// Новые технологии в сельском хозяйстве и пище вой промышленности с использованием электрофизических факторов и озона.
4-я Российской научн.-практич. Конф. Сб. научн. Трудов.: Ставрополь, 2010 г. – С. 73-79.
14.Хорошунов Н.Г. Экологически чистые методы повышения производи тельности труда в пчеловодстве /Н.Г. Хорошунов, Д.А. Овсянников// Чрезвы чайные ситуации: промышленная и экологическая безопасность № 1-2 (4-5) 2010, С. 134-136.
15. Свид. РФ № 2011610006. Программа для расчета минимальной частоты вращения барабана медогонки при различной влажности и температуре меда / Овсянников Д.А., Хорошунов Н.Г.;
заявитель и правообладатель КГАУ. – № 2010616904 заявл. 8.11.2011;
опубл. 11.01.2011. – 5 с.
16. Свид. РФ № 2011620084. Физико-химические свойства меда и их влия ние на основные приводные характеристики центрифуг для откачки меда/ Ось кин С.В., Овсянников Д.А., Хорошунов Н.Г., Цокур Д.С.;
заявитель и правооб ладатель КГАУ. – № 2010620237 заявл. 28.05.2010;
опубл. 28.01.2011. – 24 с.
Подписано в печать 12.04.2011 г. Формат 60х84 / Бумага офсетная Офсетная печать Печ. л. 1 Заказ № Тираж 100 экз.
Отпечатано в типографии КубГАУ 350044, Краснодар, ул. Калинина,