Воскресенье, 04.12.2016, 04:54
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » Техника. Технические науки

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРИКЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРИКЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ

Н.М.Антонов, Н.И.Лебедь, А.С.Венецианский, А.К.Мамахай
Волгоградский государственный аграрный университет

По зоотехническим требованиям для кормления сельскохозяйственных животных, особенно для свиней, корнеклубнеплоды и другие сочные составляющие комбисилоса необходимо измельчать на ломтики толщиной не более 20 мм. Для измельчения такого материала в аграрном комплексе региона применяются различные серийные и перспективные измельчители. Обрабатываемый материал в процессе измельчения подвергается воздействию рабочего органа и испытывает некоторое трение, оказывающее значительное влияние на технологический процесс. Поэтому определение углов и коэффициентов трения необходимо учитывать при выборе конструктивных материалов и их поверхностей для разработки измельчителей корнеплодов. В работе характеризуются фрикционные характеристики картофеля, свеклы и моркови, в частности коэффициенты трения по следующим конструкционным материалам: сталь шлифованная, органическое стекло, сталь обрезиненная. Для проведения опытов использовались корнеклубнеплоды, входящие в состав комбинированного силоса для свиней, а именно картофель сорта Импала, морковь сорта Кордоба, свекла сорта Бордо 237, которые относятся к одним из районированных сортов в Нижнем Поволжье. Авторами приведена методика определения углов трения, а также схемы экспериментальных установок. Сделаны выводы по выбору угла резания со скольжением. Проведена статистическая обработка экспериментальных данных.

Ключевые слова: картофель, морковь, свекла, корнеклубнеплоды, трение, скольжение, коэффициенты трения.


Введение. По зоотехническим требованиям для кормления сельскохозяйственных животных, особенно для свиней, корнеклубнеплоды и другие сочные составляющие комбисилоса необходимо измельчать на ломтики толщиной не более 20 мм. Для измельчения такого материала в аграрном комплексе региона применяются различные серийные и перспективные измельчители.

Обрабатываемый материал в процессе измельчения подвергается воздействию рабочего органа и некоторое испытывает трение, оказывающее значительное влияние на технологический процесс. Поэтому определение углов и коэффициентов трения необходимо учитывать при выборе конструктивных материалов и их поверхностей для разработки измельчителей корнеплодов [1].

Материалы и методы. Для проведения опытов были взяты корнеклубнеплоды, входящие в состав комбинированного силоса для свиней, а именно картофель сорта Импала, морковь сорта Кордоба, свекла сорта Бордо 237, которые относятся к одним из районированных сортов в Нижнем Поволжье. При этом химический состав выбранных корнеклубнеплодов включает большое количество легкоусвояемых белков и углеводов, что предпочтительно для кормления молодых свиней.

Нами были отобраны 100.150 корнеклубнеплодов картофеля, моркови и свеклы, которые и служили исходным материалом для снятия числовых значений интересующих нас характеристик.

Для определения коэффициента трения покоя внешней поверхности и внутренней структуры материала был использован прибор (рисунок 1), состоящий из неподвижной горизонтальной плиты 5 и подвижной плиты 1. Винт 4 позволяет изменять угол наклона плиты 1, который определяется по шкале 6. К наклонной плите прикреплялась испытуемая поверхность трения 2 (органическое стекло, сталь шлифованная, сталь прорезиненная).

Значение углов трения покоя фиксировались следующим образом. На горизонтально расположенную поверхность трения 2 укладывался испытуемый материал (корнеплод, разрезанный корнеплод). Плавным движением рукоятки винта 4 увеличивался угол наклона подвижной плиты 1 до момента, при котором начиналось движение испытуемого материала.


 
Рисунок 1 - Общий вид и схема установки для определения коэффициента трения покоя: 1 - подвижная плита, 2 - поверхность, 3 - испытуемый материал, 4 - винт, 5 - горизонтальная плита, 6 -шкала 163


Знание коэффициентов и углов трения движения позволяет (по Желиговскому) управлять характером процесса резания, изменяя угол наклона ножей а в ножевой стенки в зависимости от угла трения, тем самым изменять вид резания обрабатываемого материала.

Для определения коэффициентов трения движения использовался прибор академика В.А. Желиговского (рисунок 2), состоящий из линейки 1, которая фиксируется стопорным болтом под углом в к направляющей 4. Угол в выбирается таким, чтобы при движении линейки происходило скольжения образца материала по поверхности трения 5 (органическое стекло, сталь шлифованная, сталь обрезиненная). Линейка с одной стороны имеет ползун 3, который скользит по направляющей, а с другой - опирается на опорный полозок 6. Каретка 2 имеет карандаш 8 для записи траектории ее движения. Поверхность трения прикрепляется струбцинами 7 к линейке, а испытываемый материал (корнеплод, разрезанный корнеплод) закрепляется в каретке.
 


Рисунок 2 - Схема прибора для определения коэффициента трения скольжения движения: 1 - линейка, 2 -каретка, 3- ползун, 4 - направляющая, 5 - поверхность трения, 6 - полозок опорный, 7 - струбцина, 8 - записывающий карандаш,
9 - испытуемый материал

Прибор устанавливается на горизонтальной плоскости, на которой закреплена чертежная бумага. При движении ползуна 3 по направляющей 4 каретка под действием нормальной силы N и силы трения Fc движется по направлению, совпадающему с направлением их равнодействующей Rc (рисунок 3). Определив это направление, строится треугольник СМК, из которого определяется угол ф, равный углу МСК и длина отрезка МК. Коэффициент трения скольжения определяется по формуле (2):

  (2)
Коэффициент трения движения fc пропорционален тангенсу угла трения движения (3):

   (3)
Коэффициенты трения движения fc внутренней структуры корнеклубнеплодов определялись по следующим конструкционным материалам: органическое стекло, сталь шлифованная, сталь обрезиненная.

 
Рисунок 3 - Схема сил, действующих на каретку

Результаты. В таблице 1 и 2 представлены результаты исследований определения коэффициента трения покоя корнеклубнеплодов по различным конструкционным материалам и их статистическая обработка.

Таблица 1 - Результаты статистической обработки коэффициентов трения покоя разрезанного материала (мякоти) о различные конструкционные материалы
 

В таблице 3 представлены результаты исследований определения коэффициента трения движения корнеклубнеплодов по различным конструкционным материалам и их статистическая обработка.

Таблица 2 - Результаты статистической обработки коэффициентов трения покоя материала в целом виде (в кожуре) о различные конструкционные материалы


Таблица 3 - Результаты статистической обработки коэффициентов трения движения материала в разрезанном виде (мякоть) о различные конструкционные материалы

Обсуждение. При этом угол трения движения ф по стали у изучаемых корнеклубнеплодов составил не более 27°. Исходя из источников [8, 2, 3, 4, 6], резание со скольжением возникает при условии, что а>фс (численное значение угла наклона ножей больше угла трения движения), следовательно, для достижения резания с пониженными энергозатратами принимаем угол резания со скольжением 28°.

Общая закономерность при изучении фрикционных показателей корнеплодов других сортов подтверждается другими исследователями [5].

Заключение. Авторами определены фрикционные характеристики картофеля, свеклы и моркови, в частности коэффициенты трения по следующим конструкционным материалам: сталь шлифованная, органическое стекло, сталь обрезиненная. Проведена статистическая обработка экспериментальных данных.

Результаты экспериментов могут быть использованы при обосновании оптимальных технологических режимов работы разрабатываемого измельчителя корнеклубнеплодов, в частности, выборе угла резания [7, 9, 10] и конструкционных материалов рабочих поверхностей.

Библиографический список

1. Антонов, H.M. Процессы измельчения плодоовощных продуктов в общественном питании [Текст]/ H.M. Антонов, Н.И. Лебедь. - Волгоград: ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ, 2014. - 172 с.
2. Арнаут, С.А. Тонкослойное резание яблок. Практические результаты [Текст]/ С.А. Арнаут // Инженерный вестник: научно-технический рецензируемый журнал общественного объединения «Белорусское инженерное общество». - 2007. - № 2(24). - С. 12-14.
3. Арнаут, С.А. Тонкослойное резание яблок с разработкой машины для производства чипсов [Текст] : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.18.12 / Сергей Александрович Арнаут. - Mинск, 2010. - 22 с.
4. Арнаут, С.А. Теоретические основы тонкослойного резания яблок [Текст] / С.А. Арнаут // Национальная академия наук Беларуси, Совет молодых ученых НАН Беларуси. - Mинск : Белорусская наука, 2008. - Ч. 4: Серия аграрных наук. - С. 312.
5. Брусенков, А.В. Исследование процессов трения корнеклубнеплодов о различные поверхности [Текст]/ А.В. Брусенков, CM. Ведищев, А.В. Прохоров // Вопросы современной науки и практики. Университет имени В.И. Вернадского. - 2014. - №1 (50). - С. 99-102.
6. Горюшинский, В.С. Совершенствование резания корнеплодов с обоснованием параметров измельчителя [Текст] : автореф. дис. канд. тех. наук: 05.20.01 / Горюшинский Валентин Сергеевич. - С., 2004. - 13 с.
7. Давидович, И.Ю. Энергетика процесса резания [Текст] /И.Ю. Давидович, В.Х. Шуль- ман // Сборник научных трудов : К 30-летию Mогилевского государственного университета продовольствия / Mогилевский государственный университет продовольствия. - Mинск, 2003. - С. 161-164.
8. Резник, Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов [Текст] / Н.Е. Резник. - M.: «Mашиностроение», 1975. - 311 с.
9. Anet, E.F.L.J. Coggiola Superfilicial Scald, a Functional Disorder of Stored Apples. X. Control farnesene Autoxidationa [Text]/ E.F.L.J. Anet, M. Iliano // J.Sci. Fd Agric. -1974. - №25. - Р. 293.
10. Ragni, L. Mechanical behaviour of apples, and damage during sorting and packaging [Text]/ Berardinelli A, Ragni L. // J. agr. engg Res. -001.-Vol.78, N 3. - P. 273-279.- Англ.-Bibliogr.: 279 p.
 

Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование № 4 (40), 2015

Категория: Техника. Технические науки | Добавил: x5443 (11.02.2016)
Просмотров: 249 | Теги: корнеклубнеплод | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016