авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Авторефераты диссертаций  >>  Авторефераты по Агроинженерным системам
Pages:   |
1
| 2 | 3 |

совершенствование ТЕХНОЛОГИИ обработки прополиса с разработкой подпрессовщика к брикетному

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Щипачев Тимур Николаевич

совершенствование ТЕХНОЛОГИИ обработки прополиса с разработкой подпрессовщика

к брикетному прессу

Специальность 05.20.01 –

технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Рязань – 2012

Работа выполнена на кафедре “Механизация животноводства” федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет

имени П. А. Костычева» (ФГБОУ ВПО РГАТУ)

Научный руководитель: заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор

Некрашевич Владимир Федорович

(ФГБОУ ВПО РГАТУ).

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Щербина Виталий Иванович

(ФГБОУ ВПО АЧГАА);

кандидат технических наук, доцент

Киреев Василий Константинович

(ФГБОУ ВПО РГАТУ).

Ведущая организация: ГНУ НИИ пчеловодства Россельхозакадемии.

Защита состоится: 24 мая 2012 года в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 220.057.02 при ФГБОУ ВПО РГАТУ по адресу: 390044, г. Рязань, ул. Костычева, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО РГАТУ.

С авторефератом можно ознакомиться на сайтах www.rgatu.ru и www.vak.ed.gov.ru

Автореферат разослан 23 апреля 2012 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета, Шемякин А.В.

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Пчеловодство – одна из старейших отраслей сельского хозяйства, которая может повысить урожайность многих сельскохозяйственных культур, улучшить посевные свойства семян и товарные качества плодов и овощей. Пчелиная семья вырабатывает уникальную по составу и свойствам продукцию: мед, пергу, воск, прополис, маточное молочко, пчелиный яд и др., которая широко используется в медицине и некоторых отраслях промышленности.

Прополис (пчелиный клей) – один из ценнейших и дорогостоящих продуктов пчеловодства. Его бактерицидное действие распространяется на многие возбудители болезней человека. Известны его антибактериальное, вирусоцидное и вирусостатическое действие, а также противовоспалительные и анестезирующие свойства.

При розничной стоимости одного килограмма прополиса от пяти до десяти тысяч рублей и высокой покупательной способности и спросе на очищенный от примесей прополис в товарном виде – промышленная заготовка и обработка прополиса может стать одним из доходных направлений пчеловодства.

В настоящее время натуральный прополис поступает в розничную продажу от пчеловодов скатанный в комочки без соблюдения определенной массы и надлежащей очистки.

Существующая технология переработки прополиса (патент РФ №56786) имеет ряд недостатков, связанных с несовершенством процесса очистки, в результате которой образуется большое количество потерь и не обеспечивается получение прополиса, соответствующего ГОСТу 28886-90 и из-за отсутствия устройства для его очистки. Прессование осуществляется при свободном истечении материала из бункера в зону прессования, не обеспечивающего равномерного заполнения ячеек. Процесс поступления прополиса в зону прессования никак не регулируется, что приводит к сводообразованию или заклиниванию пресса при избыточном количестве материала и в значительной степени сказывается на энергоемкости процесса брикетирования и плотности получаемых брикетов.

Цель исследований. Повышение эффективности обработки прополиса, улучшение качества и товарного вида получаемых брикетов путем разработки и обоснования параметров и режимов работы пневмосепаратора и подпрессовщика к вальцовому брикетному прессу для прессования прополиса.

Объект исследований. Физико-механические, адгезивные и аспирационные свойства прополиса, а также процессы очистки, дозирования и нагнетания прополиса подпрессовщиком в ячейки вальцов брикетного пресса и получения брикетов.

Предмет исследований. Закономерности процессов дозированной подачи, нагнетания прополиса в формующие ячейки вальцового пресса и получения брикетов заданной плотности.

Методика исследований. Достижение поставленной цели осуществлялось теоретическими и экспериментальными исследованиями.

Теоретическое исследование посвящено получению зависимостей, позволяющих установить оптимальные конструктивно-режимные параметры подпрессовщика вальцового пресса для прессования прополиса в брикеты.

Экспериментальные исследования выполнены на специально изготовленных установках с использованием стандартных и частных методик с применением методов планирования эксперимента.

Обработка полученных экспериментальных данных проводилась методами математической статистики с применением ЭВМ.

Научная новизна работы заключается в разработке:

  • механико-математической модели процесса прессования прополиса в брикеты с предварительным нагнетанием дозированной порции материала в ячейки вальцового пресса, осуществляемого при помощи подпрессовщика, имеющего клиновидную форму, радиус кривизны рабочих поверхностей которого совпадает с контуром прессующих вальцов;
  • математических моделей, характеризующих изменение плотности материала на различных стадиях прессования при брикетировании прополиса вальцовым формующим прессом с подпрессовщиком.

Практическая ценность работы заключается в получении качественных брикетов из очищенного на разработанном пневмосепараторе прополиса и спрессованного на усовершенствованном брикетном прессе с подпрессовщиком.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО РГАТУ в рамках государственной темы № 01201174434 «Совершенствование энергоресурсосберегающих технологий и средств механизации в отраслях животноводства».

Достоверность научных положений подтверждается результатами экспериментальных исследований и обработкой опытных данных на ЭВМ с использованием статистических программ. Результаты теоретических разработок согласуются с экспериментальными данными, а также положительными результатами производственных испытаний.

Реализация работы. На основании проведенных исследований изготовлен опытно-производственный образец пневмосепаратора для очистки прополиса и вальцовый пресс с подпрессовщиком для брикетирования прополиса в брикеты. С использованием усовершенствованной технологии произведена очистка прополисового сырья и изготовлены брикеты для ОАО «Рязанская пчела», ЧП «Колунтаев», ЧП «Фионин». Рабочая документация передана в фирму «Техсервис Плюс» для изготовления опытной партии прессов.

Основные положения, выносимые на защиту:

  • модель функционирования линии с пневмосепаратором и вальцовым формующим прессом для прессования прополиса в брикеты, оснащенным подпрессовщиком;
  • показатели физико-механических и адгезивных свойств прополиса;
  • технологические параметры процесса очистки, дозирования и подпрессовки прополиса;
  • теоретические зависимости, описывающие процесс прессования прополиса вальцовым прессом с подпрессовщиком;
  • результаты проверки предложенных конструктивных и технологических решений в лабораторных и производственных условиях и рекомендации производству.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Рязанского ГАТУ им. П.А. Костычева (2008 – 2011 гг.), Орловского ГАУ (2010 г.), академии пчеловодства (2010-2011 гг.), конкурсе научных работ в Московском ГАУ им В.П. Горячкина (2008 г.). В 2010 г. на разработку «Линия переработки прополиса» получен грант Рязанского регионального отделения Общероссийской общественной организации «Российское аграрное движение – РАД».

Публикации. По основным положениям диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 2 входят в перечень ВАК РФ и патент на полезную модель РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из реферата, введения, пяти разделов, выводов, списка использованной литературы, включающем 154 наименования, приложений. Работа изложена на 208 страницах машинописного текста, из которых основной текст содержит 161 страницу и иллюстрирован 54 рисунками и 5 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, научная новизна и ее народнохозяйственное значение. Приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ЗАГОТОВКИ И ПРЕССОВАНИЯ ПРОПОЛИСА В БРИКЕТЫ» на основании анализа научных изданий и патентной литературы приведены аспекты использования прополиса при лечении и профилактике различных заболеваний. Дан краткий обзор существующих способов заготовки и обработки прополиса.

Проведен анализ способов и средств механизации по дозированию и нагнетанию сыпучих материалов и анализ исследований процесса уплотнения сыпучих материалов.

В создание современной теории дозирования и истечения сыпучих материалов большой вклад внесли такие ученые, как А.Г. Амельянц, В.А. Богомягких, В.С. Горюшинский, Л.В. Гячев, С.М. Жафер, Р.Л. Зенков, А.Д. Зимон, Р. Квапил, А.А. Лийвакант, Х. Таубманн, А.А. Уткин и другие.

Вопросам уплотнения и прессования сельскохозяйственных материалов посвящены исследования С.А. Алферова, В.П. Горячкина, И.А. Долгова, С.В. Мельникова, В.Ф. Некрашевича, В.И. Особова, Ю.В Подкользина, М.А. Пустыгина, Г.Я. Фарбмана, В.И. Щербины и других авторов, прополиса – В.Ф. Некрашевича, А.А. Садовникова и М.В. Чурсинова.

Обоснована необходимость применения устройства для дозирования прополиса в формующие ячейки вальцового пресса при брикетировании с предварительной подпрессовкой.

Обосновано применение технологической операции пневмосепарирования в качестве эффективного способа очистки прополиса от примесей.

С учетом вышеизложенного была сформулирована цель диссертационной работы и поставлены задачи исследования:

1 - разработать схему технологического процесса очистки от примесей и прессования прополиса в брикеты;

2 - изучить физико-механические и адгезивные свойства прополиса;

3 - разработать пневмосепаратор и определить режимы очистки прополиса от примесей;

4 - разработать конструктивно – технологическую схему вальцового формующего пресса с подпрессовщиком;

5 - теоретически и экспериментально обосновать основные конструктивно-режимные параметры работы подпрессовщика;

6 - произвести проверку усовершенствованной технологии обработки прополиса в производственных условиях и оценить ее экономическую эффективность.

Во втором разделе «ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И АДГЕЗИВНЫЕ свойства прополисА» изложена программа и методика исследований; приведены методы определения объемной массы, статических и динамических коэффициентов трения прополиса различного гранулометрического состава по органическому стеклу, фторопласту и пленке ПВХ; коэффициентов внутреннего трения и липкости к используемым в конструкции материалам; текучести и аспирационных свойств прополиса.

Дано описание используемых для проведения опытов приборов и измерительной аппаратуры.

В ходе проведенных исследований получены следующие результаты.

При среднем размере частиц 0,75 мм значение объемной массы измельченного прополиса составляет 528 кг/м3, при увеличении среднего размера частиц до 4,5 мм объемная масса уменьшается до 498 кг/м3.

Установлено, что с увеличением гранулометрического состава прополиса, значения коэффициентов трения по органическому стеклу, фторопласту и пленке ПВХ уменьшаются. Наименьшее значение коэффициента трения прополиса – по фторопласту: 0,4021 – статический и 0,2696 – динамический, а наибольшее значение – по пленке ПВХ: 1,837 – статический и 1,189 – динамический. Таким образом, целесообразно покрывать вальцы пленкой ПВХ, что будет исключать налипание на их поверхность прополиса и обеспечит перемещение его массы из бункера через загрузочные окна в зону прессования.

Минимальное значение коэффициента внутреннего трения 1,912 наблюдается у прополиса с размером частиц 2 и 3 мм, что позволяет сделать заключение о проявлении наилучшей сыпучести материала при данном гранулометрическом составе прополиса.

При увеличении крупности частиц липкость уменьшается. Наибольшую липкость к различным материалам проявляет прополис с размером частиц 0,75 мм Наименьшее значение липкости 0,27 кПа прополиса зафиксировано к фторопласту при среднем размере частиц 4,5 мм. Таким образом, данный материал в наибольшей степени пригоден для изготовления конструктивных элементов подпрессовщика, непосредственно контактирующих с прополисом.

С увеличением размера частиц прополис в большей степени проявляет сыпучие свойства.

Максимальный выход чистого прополиса с минимумом его потерь достигается при пневмосепарировании фракции со средним размером частиц 2,5 мм при скорости воздушного потока 0,45 м/с.

В третьем разделе «ТЕОРИЯ ПРЕССОВАНИЯ ПРОПОЛИСА В БРИКЕТЫ ВАЛЬЦОВЫМ ФОРМУЮЩИМ ПРЕССОМ С ПОДПРЕССОВЩИКОМ» представлена конструктивно-технологическая схема вальцового пресса формующего типа с подпрессовщиком для брикетирования прополиса и его параметрическая модель. В результате теоретических исследований получены аналитические зависимости для расчета основных конструктивных и технологических параметров подпрессовщика. Определены закономерности изменения плотности прополиса при прессовании.

Для осуществления дозированной подачи с подпрессовкой прополиса в ячейки, был сконструирован и изготовлен формующий вальцовый пресс с подпрессовщиком (рис. 1).

Пресс состоит из рамы 1, на которой установлены два встречно вращающихся прессующих вальца 2, на цилиндрических поверхностях которых выполнены ячейки 4. Бобины 10, установленные на раме, служат для разматывания полос пленки 11 и ее подачи на рабочую поверхность вальцов. Привод вальцов осуществляется через цепную передачу от мотор-редуктора, а подпрессовщика – через цепную передачу 3. Встречное вращение вальцов обеспечивает зубчатая передача. Конструкция содержит подпрессовщик 5, совершающий движения вверх-вниз в камере, ограниченной перегородками 6, образующими загрузочные окна 7.

Пресс с подпрессовщиком работает следующим образом. При поднятии подпрессовщика 5 происходит перемещение прополиса вращающимися вальцами 2 в зону прессования через загрузочные окна 7. Опускаясь, подпрессовщик боковыми сторонами перекрывает загрузочные окна, продавливает изолирующую пленку 10 и производит нагнетание прополиса в ячейки. При дальнейшем вращении вальцов за счет слипания симметричных прессовок, обеспечиваемого слоем материала над вальцами, происходит формирование брикетов, которые под действием силы тяжести выпадают из формующих ячеек. Прилипание прополиса к прессующим вальцам исключается изолирующей пленкой, подаваемой на рабочую поверхность вальцов.

1 – рама; 2 – прессующие вальцы; 3 – привод подпрессовщика; 4 – формующие ячейки; 5 – подпрессовщик; 6 – стенки камеры подпрессовщика; 7 – загрузочные окна; 8 – бункерные полости; 9 – эксцентриковый вал подпрессовщика; 10 – бобины с пленкой, 11 – лента пленки.

Рисунок 1 – Конструктивно-технологическая схема брикетного пресса с подпрессовщиком.

Синхронизация вращения вала подпрессовщика и прессующих вальцов – один из важнейших параметров работы брикетного пресса, от которого зависит производительность, энергоемкость процесса брикетирования и качество брикетов. В разделе приводится обоснование конструктивно-режимных параметров работы подпрессовщика и вальцов пресса.

Рассмотрим установившийся режим работы пресса и изобразим два крайних положения подпрессовщика – верхнее и нижнее (рис. 2а и 2б).

Будем считать, что подпрессовщик охватывает 2n ячеек по одну сторону от оси симметрии, из которых n ячеек расположены под криволинейной частью подпрессовщика. При этом BD = CE = n ячеек от E до G (рис 2а).

Зазор между вальцом и подпрессовщиком и ширина нижней части DD1 = EE1 подпрессовщика выбран таким образом, чтобы точка F делила дугу A0G на две равные части.

Кинематику подпрессовщика и вальца принимаем из условия, что за один ход подпрессовщика вверх или вниз валец поворачивался на угол , где яч – центральный угол, приходящийся на одну ячейку. За время полного оборота эксцентрикового вала подпрессовщикавалец повернется на угол nяч. При этом: nяч = в·tп,

где: к, в – угловые скорости вращения эксцентрикового вала подпрессовщика и вальца пресса соответственно.

Отсюда:

а – верхнее положение

подпрессовщика

 б - нижнее положение подпрессовщика -5

б - нижнее положение

подпрессовщика

Рисунок 2 – Расчетная схема для определения временных циклов работы подпрессовщика и вальцов пресса.

При таком соотношении угловых скоростей формируются брикеты практически одинаковой плотности. Рабочий цикл пресса происходит следующим образом. В нижнем положении подпрессовщика материал запрессован в ячейках от A0 до A4, в зазоре толщиной и криволинейном треугольнике EE1F с одинаковой плотностью 1 (рис 2б). В ячейках от A3 до A4 и треугольнике F1FG материал имеет другую плотность, равную 1' за счет сжатия материала в зазоре. При движении подпрессовщика из крайнего нижнего положения вверх, материал в секторе FF1G допрессовывается в ячейки A3A4 до плотности к, которые затем покидают камеру при достижении подпрессовщиком крайнего верхнего положения. Их место занимают ячейки A2A3 (рис. 2а) и под подпрессовщиком будут находиться ячейки от A-1 до A3 (рассматриваем лишь одну сторону от оси симметрии). При этом пространство под подпрессовщиком заполняется исходным материалом плотностью 0 (рис. 2а), площадь которого складывается из площадей BDEC, DD1E1E, E1EF и площади зазора между вальцом и подпрессовщиком: , где . Ячейки A0A-1 не будут заполнены из-за натянутой пленки.

При движении подпрессовщика до крайнего нижнего положения ячейки от A2 до A3 покинут камеру. Их место займут ячейки A1A2, а материал будет запрессован в ячейках от A-2 до A0, в зазоре между вальцом и подпрессовщиком площадью 2S и в треугольнике EE1F с плотностью 1. Материал в объеме E1EF будет запрессован в ячейках A1A2 и в слое FF1G.

Для определения плотности прополиса в процессе прессования вальцовым прессом с подпрессовщиком зададим начальные условия.



Pages:   |
1
| 2 | 3 |
 
Авторефераты диссертаций  >>  Авторефераты по Агроинженерным системам








 
   |   КОНТАКТЫ
© 2013 dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.