Междисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов




НазваниеМеждисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов
страница14/18
Дата публикации10.03.2013
Размер2.07 Mb.
ТипДокументы
uchebilka.ru > Информатика > Документы
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18

^ ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СРЕЗАНИЯ ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ РОТОРНОЙ КОСИЛКОЙ
Рубец С.Г.

УО «БГСХА»
Среди главных элементов от исправности, которых зависит функционирование всей мелиоративной системы, важное место занимают проводящие каналы. При неудовлетворительном выполнении эксплуатационно-ремонтных работ каналы заиливаются, в русле развивается водная растительность, на откосах и бермах достаточно быстро отрастают сорняки и древесно-кустарниковая растительность [1]. Одной из основных операций по поддержанию мелиоративных каналов в работоспособном состоянии является их окашивание, которое необходимо периодически производить в течение всего вегетационного периода. Поэтому каналоокашивающие машины являются неотъемлемой частью комплекса машин по уходу за каналами [2].

В настоящее время, как за рубежом, так и у нас в стране благодаря высокой производительности и достаточной надежности для выполнения данного вида работ обычно применяют сельскохозяйственные или созданные на их основе дорожные или мелиоративные многороторные косилки с шарнирно закреплёнными ножами. Обзор конструкций роторных косилок наиболее полно приведен в работе [3].

Многороторные косилки работают по принципу бесподпорного срезания растительности. Типичная конструкция режущего аппарата такой косилки включает роторы с шарнирно закрепленными на них ножами, установленные на редукторе с приводными шестернями. Роторы вращаются обычно попарно встречно с большой скоростью, необходимой для срезания растительности за счет силы инерции срезаемого стебля. Вращение обеспечивается приводом, связанным с валом отбора мощности трактора или гидромотором.

Параметры режущего аппарата и режимы работы сельскохозяйственных косилок при срезании травянистой растительности на относительно ровных поверхностях достаточно хорошо изучены как практически, так и теоретически [4-7].

В отличие от сельскохозяйственных косилок, косилки, применяющиеся для работы на мелиоративных системах, в основном окашивают наклонные поверхности (откосы каналов, дамб, дорог). Зачастую на этих объектах травянистая растительность имеет грубые стебли, в периметре каналов и на откосах дорог допускается наличие кустарниковой поросли, которая часто перерастает в кустарник и даже мелколесье.

Наличие описанных выше специфических особенностей, делает актуальной задачу исследования процесса срезания древесно-кустарниковой растительности роторной косилкой. Для проведения данных исследований нами разработана и изготовлена лабораторная установка, схема которой приведена на рисунке 1.



Рисунок 1 – Схема лабораторной установки
Установка состоит из станины ^ 3, к которой посредством сварного соединения крепятся вертикальные стойки 18. На стойках 18 закреплены поперечные брусья 17, к брусьям крепятся подшипниковые опоры 15. В опорах 15 посажен вал 11, на нижний конец вала при помощи шпоночного соединения посажен ротор (диск) 5 с шарнирно закрепленными двумя режущими ножами 9. В исследованиях используется широко применяющийся в роторных режущих аппаратах диск с расстоянием между осями болтов крепления ножей 370 мм.

К станине присоединена рамка ^ 19, на которой установлен электродвигатель 10. На выходном конце вала электродвигателя закреплен ведущий шкив ременной передачи 11, который при помощи клинового ремня 4 приводит во вращение ведомый шкив ременной передачи, в результате чего вал 12 начинает вращаться. Для исследований используется электродвигатель постоянного тока марки 4ПНМ112М с номинальной частотой вращения nн = 2800 мин-1 и номинальной мощностью 3,55 кВт. Изменение частоты вращения вала 12 производится при помощи включенных в электрическую цепь привода электродвигателя 10 выпрямителя и линейного автотрансформатора.

На станине также установлена тележка ^ 1, перемещаемая приводом 2 по направляющим станины 6. Привод тележки 2 установлен на подставке 22 и состоит из электродвигателя 20 и двухступенчатого червячного редуктора 13, валы которых соединяются при помощи ременной передачи 21. На конце выходного вала редуктора закреплен шкив 14, который при помощи троса 16 приводит в движение тележку. Электродвигатель 20 постоянного тока марки 4ПБ112М1Г с номинальной частотой вращения nн = 1500 мин-1 и номинальной мощностью 1,3 кВт

Представленная конструкция привода позволяет при помощи, включенных в электрическую цепь привода, выпрямителя и линейного автотрансформатора перемещать тележку в широком диапазоне скоростей. Такая конструкция позволяет при неподвижном вале 11 обеспечивать имитацию перемещения режущего аппарата.

На платформе тележки 1 имеются гнезда 7 для крепления исследуемых образцов растительности, причем гнезда имеют разные диаметры (от 10 до 50 мм) и разный угол наклона к вертикали (от 0 до 45°), что при необходимости позволяет имитировать срезание растений, стволы которых наклонены к поверхности почвы.

Поперечные брусья ^ 17 установлены с возможностью их перемещения по высоте при помощи направляющих 8. Это позволяет регулировать высоту срезания образцов. Кроме того, ось вращения можно наклонять под углом к вертикали. Это позволяет повторять условия работы роторных косилок с наклонными осями вращения роторов. В данных исследованиях плоскость вращения ножей располагается на высоте 60 мм над верхним краем гнезда крепления образца, что соответствует высоте срезания выпускающихся серийно многороторных косилок.

Лабораторная установка работает следующим образом. Исследуемый ствол древесно-кустарниковой растительности при помощи клиньев жёстко крепится в вертикальном положении в гнездах 7 на тележке 1, которая отводится в крайнее правое положение (штриховой контур на рисунке).

После запуска установки, электродвигатель ^ 10 через ременную передачу 11 приводит во вращение диск 5 с шарнирно прикрепленными режущими ножами 9, в это время тележка 1 с образцом растительности, приводимая в движение электродвигателем 20 через ременную передачу 21 и червячный редуктор 13, перемещается влево, по направляющим 6 к приводу 2. При подходе образца к ножам они срубают исследуемый образец растительности.

Замер величины крутящего момента на валу 12 (рис. 1), возникающего от силы сопротивления срезанию кустарниковой растительности производится при помощи специальной измерительной и передающей аппаратуры (рис. 2). Импульс возникающий при срезании образца поступает через передатчик 2 по кабелю 1 на тензорезисторы 3, откуда снимается приемником 4, закрепленным на рамке, и по кабелю 5 поступает на многоканальный измерительный усилитель 6 (Spider 8), подсоединенный к ноутбуку 7 с установленным специализированным программным обеспечением (рисунок 3.10).


Рисунок 2 – Схема размещения измерительной и передающей аппаратуры на лабораторной установке
Разработанная и изготовленная лабораторная установка позволяет в достаточно полной мере имитировать и исследовать процесс срезания древесно-кустарниковой растительности роторной косилкой.

Список литературы

1.Титов, В.Н., Гуцанович, К.А. Определение характеристики древесно-кустарниковой растительности на каналах мелиоративных систем / В.Н. Титов, К.А. Гуцанович // Мелиорация. – 2009. – №1(61). – С. 222–228.

2. Погоров, Т.А. Скашивание и удаление растительности из каналов косилками шнекового типа: дис. … канд. техн. наук. 06.01.02 / Т.А. Погоров. – Новочеркасск, 2005. – 151 с.

3. Мажугин, Е. И. машины для эксплуатации мелиоративных и водохозяйственных объектов / Е.И. Мажугин. пособие. – Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2010. – 333 с.

4. Резник, Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов / Н.Е. Резник. – М.: Машиностроение, 1975. − 311 с.

5. Мартынов, В.М. Геометрия ножа ротационного режущего аппарата / В.М. Мартынов // Тракторы и сельхозмашины. – 2009. – №3. − С.34−36.

6. Новиков, Ю.Ф. Теория и расчет ротационного режущего аппарата с рубящими рабочими органами / Ю.Ф. Новиков // Сельхозмашина. – 1957. − №8. − С.3−8.

7. Фомин, В.И. Обоснование параметров косилочного режущего аппарата сегментно-дискового типа: автореф. дис. …канд. техн. наук: 05.20.01 / В.И. Фомин; – Ростов н/Д., 1963. − 22 с.

УДК 574:633.15

^ ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ НА СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА СТЕРЖНЕЙ КУКУРУЗНЫХ ПОЧАТКОВ
Согомонян Т.К., Левчук А.А.
Научный руководитель – к.т.н., докторант А.В. Александрова
^ Постановка проблемы. С увеличением объемов добычи, переработки и транспортировки нефти и нефтепродуктов неуклонно растет загрязнение природных экосистем углеводородами. По данным Комитета по природным ресурсам и экологии Государственной Думы РФ ежегодно в России происходит более 60 крупных аварий и около 20 тыс. случаев, сопровождающихся значительными разливами нефти. Проблема негативного влияния нефти и нефтепродуктов на окружающую среду представляет угрозу для здоровья населения и устойчивости экосистем, а ее решение является актуальной как для России, так и для Украины.

Другой актуальной проблемой сельскохозяйственных регионов является образование малоиспользуемого вторичного сырья при переработке зерновых культур.

В настоящее время перспективным направлением является использование растительных вторичных материальных ресурсов АПК для получения на их основе сорбентов с заданными свойствами. Известны сорбенты полисахаридной природы на основе гречневой шелухи (Л.А. Земнухова, 2008), плодовой оболочки семян подсолнечника (В.Г. Щербаков, 2004; С.Н. Овчаров, 2010), шелухи риса (И.Г. Гафаров, 2005), стержней кукурузных початков (John Vander Hooven, 1971) и др.

^ Анализ последних исследований и публикаций. В настоящее время существует огромное количество способов, методов, которые снижают и ликвидируют загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Анализ научно-технической литературы показал, лидирующее место среди способов ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов занимают сорбенты.

Сорбенты на основе растительных отходов АПК обладают рядом преимуществ по сравнению с синтетическими: способностью к биоразложению, они являются возобновимыми ресурсами, низкой стоимостью, не оказывают негативного воздействия на природные экосистемы в результате потерь при использовании и сборе.

Растительные отходы АПК (солома пшеницы, шелуха риса, гречихи, стержни кукурузных початков (СКП) и т.д.) широко используются в качестве сорбентов для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов, их характеристики представлены в табл. 1.

Таблица 1

Характеристика сорбентов на основе растительных отходов АПК

Сырье

Метод модификации

Сорбционная емкость по нефти, г/г

Источник

Шелуха гречихи

Термическая обработка; Обработка в ВЧ плазме атмосферного давления; Обработка в дуговой плазме; Обработка в ВЧ плазме пониженного давления

3-6

1

Не обработанная

2

2

Плодовая оболочка семян подсолнечника

Термическая обработка

4,95-5,80

3

Термическая обработка

4,5-4,8

4

Кислотный гидролиз

не указана

5

Шелуха риса

Термическая обработка; Обработка в ВЧ плазме атмосферного давления; Обработка в дуговой плазме; Обработка в ВЧ плазме пониженного давления

3-6

6

Пиролиз

3,7-9,2

7

Ацетилирование

6,62-8,82

8

Пшеничная солома

Не обработанная

до 4,0

9

Ацетилирование

28,8

10

Автогидролиз

6,65-6,91

11

Ячменная солома

Механическая

до 12,0

12

Шелуха овса

Не обработанная

1,0

13

СКП

Механическая

2-3

10, 14


^ Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы. Рассмотренные сорбенты обладают рядом недостатков: не модифицированное сырье обладает низкой сорбционной емкостью и высокой водопоглощающей способностью, в связи, с чем требуется термическая, механическая или химическая модификация сырья; термические методы являются энергоемкими, при применении химических методов образуются сточные воды, требующие нейтрализации, а также отсутствует возможность повторного использования кислот. Использование кислотной обработки при получении сорбента приводит к ухудшению показателей безопасности готового продукта и, следовательно, низкой экологичности технологического процесса. Поиск новых методов модификации растительного сырья для получения сорбентов природоохранного назначения является актуальной задачей.

^ Формулирование целей. Целью работы является проведение сравнительной оценки известных способов направленной модификации сорбционных свойств полисахаридного сырья на примере стержней кукурузных початков.

^ Изложение основного материала. Для сравнительного исследования влияния модификации на сорбционные свойства СКП, в частности по отношению к нефти и нефтепродуктам, использовались известные способы физико-химической обработки полисахаридного сырья:

  1. обработка 20 % раствором фосфорной кислоты (СКП-ФК),

  2. 10 % раствором гидроксида натрия (СКП-Щ),

  3. 1н раствором оксалата аммония (СКП-ОА),

  4. 30 % раствором пероксида водорода (СКП-П30),

  5. 3 % раствором пероксида водорода в щелочной среде (СКП-П3) при температуре кипения растворителей,

  6. также проведено экспериментальное исследование влияния обработки сжиженной двуокисью углерода (СКП-СО2).

Для всех указанных способов модификации СКП измельчался до размера частиц 0,8 - 5,0 мм.

Установлено, что полученные образцы на основе СКП имеют развитую удельную поверхность и пористую структуру. Относительное увеличение нефтеемкости по отношению к контролю – необработанному СКП, представлено на рисунках 1 и 2. Модификация структуры СКП сжиженной двуокисью углерода позволяет увеличить нефтеемкость СКП на 250 - 293% по сравнению с необработанным СКП и составляет 5,04 – 5,86 г/г.



Рисунок 1 – Нефтеемкость сорбентов на основе СКП (нефть p=759 кг/м2)



Рисунок 2 – Нефтеемкость сорбентов на основе СКП (нефть p=840 кг/м2)

СКП, обработанные двуокисью углерода, также обладают наибольшей нефтепоглощающей способностью с водной поверхности (рисунок 3).


Рисунок 3 – Нефтеемкость, с водной поверхности, СКП до и после обработки
При анализе полученных результатов выявлена общая закономерность нефтеемкости для полученных сорбентов: нефтеемкость сорбентов убывает в следующей последовательности:

СКП-СО2→ СКП-П3→ СКП-П30→ СКП-ОА→ СКП-ФК→ СКП-Щ→ СКП

Результаты водопоглощения разработанными модифицированными сорбентами, а также исходным сырьем представлены на рисунке 4.



Рисунок 4 – Водопоглощение модифицированных СКП
Анализ способов физико-химической обработки СКП выявил следующую закономерность в водопоглощении, которое убывает в следующей последовательности:

СКП-П3→СКП-П30→СКП-Щ→СКП→СКП-СО2→СКП-ОА→СКП-ФК.

Наименьшей водопоглощающей способностью обладают сорбенты после обработки фосфорной кислотой и оксалатом аммония.
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18

Похожие:

Междисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов iconМеждисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов
Военный институт телекоммуникаций и информатизации Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”...

Междисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов iconМеждисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов
Военный институт телекоммуникаций и информатизации Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”...

Междисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов iconМеждисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов
Военный институт телекоммуникаций и информатизации Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”...

Междисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов iconМеждисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов
Военный институт телекоммуникаций и информатизации Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”...

Междисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов iconМеждисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов
Военный институт телекоммуникаций и информатизации Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”...

Междисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов iconМеждисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов
Военный институт телекоммуникаций и информатизации Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”...

Междисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов iconМеждисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов
Военный институт телекоммуникаций и информатизации Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”...

Междисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов iconМеждисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов
Военный институт телекоммуникаций и информатизации Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”...

Междисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов iconМеждисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов
Военный институт телекоммуникаций и информатизации Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”...

Междисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов iconМеждисциплинарная академия наук украины сборник научных трудов
Военный институт телекоммуникаций и информатизации Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<