автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и обоснование параметров двухроторного двузубового вакуумного насоса для доильных установок

На правах рукописи

005061523

МУСТАФИН АНАС АМИНОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВУХРОТОРНОГО ДВУЗУБОВОГО ВАКУУМНОГО НАСОСА ДЛЯ ДОИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

13 ИЮН 2013

Чебоксары - 2013

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный аграрный университет».

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Зиганшин Булат Гусманович.

Официальные оппоненты: Зайцев Петр Владимирович, доктор

технических наук, профессор федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»;

Губейдуллин Харис Халеуллович, доктор технических наук, профессор, директор Технологического института - филиала Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина».

Государственное научное учреждение «Зональный научно - исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого Российской академии сельскохозяйственных наук».

Защита состоится 28 июня 2013 года в 10- часов на заседании диссертационного совета Д 220.070.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 428003, г. Чебоксары, ул. Карла Маркса, д. 29, ауд. 222, телефон (факс) 8(8352) 62-23-34, e.mail: info@academv21 .ru.

Ведущая организация -

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия».

Автореферат разослан 23 мая 2013 года

Ученый секретарь диссертационного совета \Д_/ ~ X ^ Алатырев С.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В основу совершенствования технического обеспечения сельскохозяйственного производства на современном этапе его развития должны быть положены принципы ресурсо- и энергосбережения. Известно, что в различных отраслях сельского хозяйства, в частности на молочных фермах, при машинном доении широко используют вакуумную технику.

В настоящее время при доении коров используется довольно широкий спектр доильных машин: от индивидуальных доильных установок, до современных автоматизированных доильных аппаратов и доильных роботов. При этом на качество машинного доения большое влияние оказывает вакуумный режим в системе, создаваемый вакуумными насосами. Эффективность работы доильных установок во многом определяется стабильностью вакуумного режима по всей длине вакуумпровода. Однако широко применяемые для создания вакуума пластинчато-роторные насосы неудовлетворяют по ряду требований: имеют низкую долговечность, вследствие износа рабочих органов; характеризуются высокой затратой энергии и высоким шумом при работе. Кроме того смазка, поступающая в рабочую камеру, впоследствии выбрасывается в окружающую среду, что ухудшает экологическую обстановку. Применение водокольцевых вакуумных насосов также не обеспечивает эффективную работу доильных установок. Известны двухроторные вакуумные насосы, воздуходувки и компрессорные машины, используемые для обеспечения вакуума в процессе доения. Однако вышеперечисленные насосы не полностью удовлетворяет предъявляемым требованиям при машинном доении. Поэтому разработка вакуумной техники, удовлетворяющей по производительности и обеспечивающей необходимый вакуумный режим, обладающей малой энергоемкостью, высокой надежностью и долговечностью, отвечающей зоотехническим требованиям, является актуальной задачей. С учетом указанных требований наиболее перспективными вакуумными насосами являются двухроторные насосы.

Поэтому разработан и изготовлен двухроторный двузубовый вакуумный насос с эвольвентным профилем зубьев и впадин роторов в новом конструктивном исполнении.

Работа выполнена в соответствии: с планом НИОКР ФГБОУ ВПО «Казанский ГАУ» по теме «Разработка и обоснование параметров двухроторного двузубового вакуумного насоса для доильных установок» (гос. per. № 01201000708); с программой развития приоритетных направлений науки в Республике Татарстан (РТ) до 2013 года «Разработка энергосберегающих вакуумных насосов для доильных машин»; с координационной программой по проблеме «Разработать системы технологизации и инженерно-технического обеспечения агропромышленного производства, как основы стабилизации АПК субъектов Российской Федерации: Северо-Кавказского, Приволжского и Уральского федеральных округов на 2001-2010 г.г.».

Степень разработанности темы. В имеющихся трудах ученых недостаточно представлено теоретическое обоснование параметров двузубовых вакуумных насосов с внутренним сжатием с учетом месторасположения нагнетательных окон.

Цель исследований. Разработка и обоснование параметров энергосберегающего двухроторного двузубового вакуумного насоса обеспечивающего стабилизацию вакуумметрического давления в вакуумпроводе доильных установок.

Объект исследования. Новый двухроторный двузубовый вакуумный насос с эвольвентным профилем зубьев и впадин роторов и его рабочий процесс.

Предмет исследования. Выявление закономерностей рабочего процесса двухроторного двузубового вакуумного насоса с эвольвентным профилем зубьев и впадин роторов.

Методы исследования. При разработке и исследовании двухроторного двузубового вакуумного насоса использованы методы теоретической механики, термодинамики и теплотехники, вакуумной техники, физиологии животных и др.

Задачи исследований. В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследований:

1. Разработать теоретические основы расчета конструктивно-технологических параметров и режимов работы нового двухроторного двузубового вакуумного насоса.

2. Разработать математические модели рабочего процесса двухроторного двузубового вакуумного насоса.

3. Исследовать закономерности изменения основных конструктивно-технологических параметров двухроторного двузубового вакуумного насоса в зависимости от основных условий, определяющих технологический процесс работы вакуумного насоса.

4. Обосновать конструктивно - технологические параметры нового двухроторного двузубового вакуумного насоса

5. Разработать, изготовить и апробировать в производственных условиях двухроторный двузубовый вакуумный насос для экспериментального подтверждения достоверности теоретических исследований.

6. Оценить экономическую и энергетическую эффективность применения нового двухроторного двузубового вакуумного насоса.

Научная новизна работы:

- разработаны теоретические основы расчета и проектирования двухроторного двузубового вакуумного насоса;

- разработана математическая модель рабочего процесса двухроторного двузубового вакуумного насоса;

разработана конструкция нового двухроторного двузубового вакуумного насоса (патенты РФ на изобретение №2193689, № 2187704 и патенты РФ на полезные модели № 127136, № 127837).

Практическая значимость работы заключается в возможности применения конструкторскими организациями результатов теоретических и экспериментальных исследований, разработанной методики расчета конструктивно — технологических параметров двухроторного двузубового вакуумного насоса с эвольвентным профилем зубьев и впадин роторов при проектировании и изготовлении аналогичных насосов.

Реализация результатов исследований. Экспериментальный образец двухроторного двузубового вакуумного насоса внедрен в ООО «СХП «Шытсу» Сабинского района РТ; конструкторская документация на изготовление вакуумного насоса передана в ООО НПО «Агросервис» (г. Казань) и в ООО «ДаМилк-Агро» (г. Казань). Результаты исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», ФГБОУ ВПО ЧГСХА, ФГБОУ ВПО «Марийский ГУ» и ФГБОУ ВПО «Казанский ГАУ».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждены: на ежегодных международных конференциях ФГБОУ ВПО «Казанский ГАУ» (г. Казань, 2000 - 2012 г.г.); на всероссийской конференции ФГБОУ ВПО «Вятской ГСХА» (г. Киров, 2002 г.); на XI и XIV международных симпозиумах по машинному доению сельскохозяйственных животных, первичной обработке и переработке молока (г. Казань, 2003 г. и г. Углич, 2008 г.); на межрегиональной научно-практической конференции «Мосоловские чтения» ФГБОУ ВПО «Марийский ГУ» (г. Йошкар-Ола, 2011г.); на XX международной конференции 1гат&МОТАиТО'12 (г. Варна, Болгария, 2012 г.), на международной конфренции Харювського Нацюнального техшчного ушверситету сшьского господарства ¡мени Петра Василенка (г. Харюв, Украша, 2013 г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

• методика расчета параметров энергосберегающего двухроторного двузубового вакуумного насоса;

• математические модели рабочего процесса двухроторного двузубового вакуумного насоса;

• закономерности изменения подачи, мощности, момента сопротивления вакуумного насоса в зависимости от частоты вращения ротора и величины вакуума;

• технические решения, обеспечивающие снижение энергопотребление и повышение надежности и стабильности вакуума в доильных установках;

• результаты лабораторных и производственных испытаний разработанного вакуумного насоса, показатели экономической и энергетической эффективности.

Публикации. Основное содержание научной работы опубликовано: в 14 статьях, в том числе 4 - из перечня ведущих периодических изданий, определенных ВАК Министерства образования и науки РФ; а также в монографии и учебном пособии. Получены 2 патента РФ на изобретение и 2 патента на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 158 страницах машинописного текста. Список литературы содержит 118 наименований, в том числе 4 - на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены актуальность работы, цели и задачи, объект, предмет и методы исследований. Представлены научная новизна, практическая ценность, реализация и внедрение результатов диссертационных исследований и апробация работы, а также приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние исследований вакуумных систем доильных установок» представлены основные направления совершенствования доильных установок, проанализированы существующие конструкции доильных установок. В результате выявлены основные направления по разработке энергосберегающих вакуумных насосов, позволяющих стабилизировать давление в вакуумпроводе и отвечающих физиологическим, зоотехническим требованиям. В разделе представлены основные зоотехнические требования, предъявляемые к доильным установкам. Отмечается, что в развитие теории машинного доения и в разработку конструкций доильных аппаратов и вакуумных насосов значительный вклад внесли такие ученые как: В.Р. Алешкин, И.Е. Волков, П.В. Зайцев, H.H. Зорин, Л.П. Карташов, Э.А. Келпис, В.В. Кирсанов, В.Ф. Королев, И.Н. Краснов, З.В. Макаровская, Ю.А. Цой и др. Исследованию жидкостно-кольцевых вакуумных насосов с целью снижения энергозатрат посвящены работы Максимова В.А., Райзмана И.А., Рудакова А.И. и других. Совершенствованию пластинчато-роторных насосов посвящены работы Бинеева Р.Э., Мжельского Н.И., Похваленского В.П., Сидоренко П.В., Хамеева В.М., Хозяева И.А. и ряда других авторов. С учетом анализа известных работ сформулированы цель работы и определены задачи исследований.

Во втором разделе «Теоретические предпосылки расчета двухроторного двузубового вакуумного насоса» приведены методы расчета конструктивно-технологических параметров (подачи, момента сопротивления и мощности) двухроторного двузубового вакуумного насоса с эвольвентным профилем зубьев и впадин роторов.

С целью усовершенствования рабочего процесса разработан опытный образец двухроторного двузубового вакуумного насоса с внутренним сжатием (рисунок 1). Двухроторный вакуумный насос имеет ведущий двузубовый ротор 2 и ведомый с двумя впадинами 3. Техническую новизну представляют то, что зубья и впадины рабочих поверхностей роторов имеют эвольвентный профиль, что позволяет при входе зуба во впадину выдерживать минимальные зазоры. Всасывающее окно 4 направлено по касательной к основной окружности, что способствует снижению потерь энергии на всасывании. Для

согласованного вращения роторов их привод осуществляется зубчатыми колесами, находящимися в масляной камере.

Рабочий процесс осуществляется следующим образом. При вращении роторов газ переносится из полости всасывания в полость нагнетания впадинами, находящимися на ведущем и ведомом роторах. При вхождении зуба во впадину объем газа вытесняется путем перекатывания эвольвентных поверхностей.

В зоне ведомого ротора, имеющего впадины с эвольвентным профилем, выполнено нагнетательное окно 5 определенной конфигурации. Для согласованного вращения роторов установлен механизм синхронизации, состоящий из пары мелкомодульных зубчатых колес. В корпусе, в зоне нагнетания выточен перепускной канал. Сжатие газа осуществляется в тот период, когда нагнетательное окно закрыто радиальным профилем ведомого ротора. При совпадении впадины ведомого ротора с нагнетательным окном, произойдет нагнетание сжатого воздуха, а его вытеснение осуществляется через окно, выполненное в зоне ведомого ротора.

Для определения площади нагнетательного окна принимаем, что верхняя и нижняя границы описываются соответственно по радиусу Ятах и /?„„„, а боковые грани по радиусу г (рисунок 2).

Тогда площадь нагнетательного окна определяется по формуле:

+ О)

где /5 - угол, характеризующий длину дуги окна по минимальному радиусу, рад. Он задается в зависимости от степени внутреннего сжатия.

Рисунок 1 - Схема двухроторного Рисунок 2 - Схема к расчету площади

двузубового вакуумного насоса нагнетательного окна

Выражая радиус г через радиусы Ятах и /(',„,„, окончательно получим:

= \ КК,, - К, )-/?+|(Яга„- Пм2. (2)

Полезную площадь нагнетательного окна можно увеличить, если боковые грани выполнить по профилю впадины ведомого ротора. В данном случае, если боковые грани выполняются по эвольвенте, площадь нагнетательного окна (рисунок 3) будет определяться по формуле:

1 2 2 = ^^тал

(уе +/ИУ уеУ

- ту уе

2

,М ,

(3)

где Я„ - радиус основной окружности, м; уе — угол радиус-вектора эвольвенты в вершине зуба, рад; шу уе = Ь^у^ —уе— эвольвентная функция угла уе.

На рисунке 4 представлены теоретические зависимости площади нагнетательного окна Бок от конструктивных параметров Д /?„ модуля зуба т = 12 мм.

г г

4» -т

60103

5

Г

Рисунок 3 - К определению площади зуба и впадины

10 20 30 $ град

50 60 70 мм

30 1>0 50 Ят, мм

Рисунок 4 - Теоретическая зависимость

площади нагнетательного окна от конструктивных параметров для модуля т = 12 мм

Заметим, что предельными значениями для радиусов Яе и Я, являются:

где Я,, и Я, - радиусы окружностей выступов и впадины ведомого ротора, соответственно.

Таким образом, используя полученные зависимости, можно определить площадь нагнетательного окна данной конфигурации.

При определении подачи насоса полагаем, что перетечки сжатого воздуха через щели отсутствуют. Тогда подача за один оборот ротора определяется по формуле:

вТ = м\ (4)

где Ь - длина активной части ротора, м; .?„„/ - площадь впадины ведущего ротора, м2; 5зу6 - площадь зуба ведущего ротора, м2; Бвп2 - площадь впадины ведомого ротора, м2.

Площади зуба и впадины (м2) определяются по следующим формулам:

SV6=K

{г, +in v rj (<Р

—-—— — + inv а

3 12

+ Re | — + inv а + inv у.

S.. = R; I - - ^+'"v ~inv a\~Ro

(re + inv у У к (<p

--1---—

3 z 2

inv a

(6)

где Яе - радиус окружности выступов, м; - радиус основной окружности, м; (р - центральный угол, соответствующий дуге начальной окружности, в рад; а - угол зацепления передачи, в градусах; уе - угол радиус-вектора эвольвенты в вершине зуба, в градусах; иу а = tga-a - эвольвентная функция угла а, в радианах; /«V уе = tgye-ye - эвольвентная функция угла уе, в радианах.

Подставляя зависимости (5) и (6) в формулу (4), получим подачу насоса на всасывании:

(/« + '"V Ге

1-----¿А/1/ <У. I — /\

.2

QT =2-L-n-\ 1 -

АР

2 z 2

, лг7ч, (7)

где и- частота вращения роторов, мин ,

^Р = Рн ~ Рц - среднее значение перепада давления на профиле ротора, Па;

На рисунке 5 представлены зависимости теоретической подачи 2т от ширины роторов Ь при различной их частоте вращения п. На рисунке 6 приведены зависимости теоретической подачи от величины вакуума Я при различной частоте вращения роторов п.

0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15

L.M

П|-2000 мин"1; п2=2250 мин"1; п3=2500 мин"1; п4=2750 мин"1; п5=3000 мин"1

Рисунок 5 - Зависимость теоретической подачи QT от ширины роторов L при различной их частоте вращения п и вакууме Н=50 кПа

Н, кПа

п, = 2000 мин"1; п2 = 2250 мин'1; п3 = 2500мин"'; п4 = 2750 мин"1 ;п5= 3000 мин"1 Рисунок 6 - Зависимость теоретической подачи Qт от величины вакуума Н при различной частоте вращения роторов п

Таким образом, на основании полученных зависимостей и приведённых графиков можно предварительно обосновать основные параметры роторов и достаточно точно рассчитать теоретическую подачу двухроторного

двузубового вакуумного насоса с эвольвентным профилем зубьев и впадин роторов.

Потребляемая полная мощность двухроторного двузубового вакуумного насоса определяется по формуле:

М = Вт,

(8)

где Л/, - внутренняя (индикаторная) мощность двухроторного двузубового вакуумного насоса, Вт; Ымех - механическая мощность, Вт.

С целью определения теоретического момента сопротивления двухроторного двузубового вакуумного насоса воспользовались методикой учитывающей граничные условия:

М. = Р.

Т

114.-1

т

и я2-я2

3и-в

о)

2/.

■ 12(3 /0-5)

2/„

... 1 Т

я2и - я, +

12(5 -/0)

-(^я-П)

12

(9)

где В - величина, учитывающая конструктивные особенности двухроторного двузубового вакуумного насоса, которая определяется по следующей формуле:

В = -Я20 -Ад-*та), м, (10)

где Яе - радиус окружности выступов ведущего и ведомого роторов, м; Ка - радиус основной окружности, м; Ад - действительное межосевое расстояние, м; 1„ - основной шаг, м.

Мощность двухроторного двузубового вакуумного насоса определяется далее по классической формуле:

N£ = Мс ■ (О, Вт, (11)

где со — скорость вращения роторов, с1.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований двухроторного двузубового вакуумного насоса» представлена программа и методика экспериментальных исследований двухроторного двузубового вакуумного насоса с эвольвентным профилем зубьев и впадин роторов, приведена методика активного планирования эксперимента, также представлен экспериментальный стенд.

С целью проведения экспериментальных исследований опытного двухроторного двузубового вакуумного насоса разработан экспериментальный стенд (рисунок 7).

1 - корпус насоса; 2 - ведомый вал; 3 - ведущий вал; 4 - ведомый ротор; 5 - ведущий ротор; 6 - всасывающее окно; 7 - нагнетательное окно; 8 - маховик; 9 - венец маховика Рисунок 8 - Двухроторный двузубовый вакуумный насос

П 113 2 5

а)

а) структурно - функциональная б) фотография стенда

схема стенда

1 - насос вакуумный двухроторный; 2 - электродвигатель; 3 - муфта; 4 - рама; 5 - преобразователь частоты Т\УЕ1Ш МРС710; 6 - устройство защитного отключения; 7 - сопло Лаваля; 8 - дифманометр; 9 - ртутный вакуумметр; 10 - цифровой мультиметр ОТ-9208А; 11 - шумомер Аг 8922; 12 - глушитель; 13 - выключатель Рисунок 7 - Схема экспериментального стенда для исследования двухроторного двузубового вакуумного насоса

Общий вид опытного двухроторного двузубового вакуумного насоса с эвольвентным профилем зубьев и впадин роторов представлен на рисунке 8.

Исследуемый двухроторный вакуумный насос имеет следующие конструктивные параметры: радиус окружности выступов Яе = 66 мм, радиус основной окружности Я0= 45 мм, длина рабочей части ротора I = 100 мм.

Величину вакуума измеряли с помощью ртутного вакуумметра в пределах от 40 до 70 кПа. Замер шума, создаваемого вакуумным насосом, осуществляли измерителем уровня шума AZ 8922. При обработке результатов лабораторных и производственных исследований воспользовались современным программным обеспечением, в частности «Mat Lab R2012a».

В четвертом разделе «Анализ результатов экспериментальных исследований двухроторного двузубового вакуумного насоса» приведены результаты лабораторных исследований и производственных испытаний.

На рисунках 9 и 10 представлены зависимость и поверхность отклика фактической подачи двухроторного двузубового вакуумного насоса от частоты вращения роторов и величины вакуума без коррегирования и с коррегированием впадин роторов.

п=2000 мин"1; -ц п=2250 мин1; V п=2500 мин"1: ~ь.п=2750 мин"1; %.п=3000мин '

Рисунок 9 - Зависимость подачи (2ф) вакуумного насоса от величины вакуума

(Н) при различной частоте вращения роторов (п) без коррегирования впадин ведомого ротора

<2 = 86,38 + 0,523 " Н—0,078 ■ и- 0,006 ■ Н2 --0,00018 ■ Н-п + 2,496е-05 ■ п2, м3/ч.

Рисунок 10 - Поверхность отклика подачи (О) вакуумного насоса от величины вакуума (Н) при различной частоте вращения роторов (п) с коррегированием впадин ведомого ротора

Анализируя результаты исследования технологических параметров вакуумного насоса, следует отметить, что с увеличением частоты вращения роторов и снижением вакуума, подача вакуумного насоса увеличивается.

Как видно из зависимостей, при коррегированных впадинах ведомого ротора подача вакуумного насоса увеличивается в среднем на 10%. Это также позволило уменьшить перетечки сжатого воздуха из полости нагнетания в полость всасывания.

На рисунке 11 представлена поверхность отклика мощности вакуумного насоса от вакуума при различной частоте вращения роторов с коррегированием впадин ведомого ротора. Экспериментальные зависимости температуры нагрева нагнетаемого газа и корпуса насоса от частоты вращения роторов при вакууме 50 кПа представлены на рисунке 12.

ЛГ« = 13,19 - 0,003 ■ Н-0.0073 - п-7,571е-05 ■ Н2+ \„

+ 1,2е-07 ■ Н ■ п + 1,23е-06 • п!, кВт. X 0 КОрРег'; ^ ^ без коРРег-;

Рисунок 11 - Поверхность отклика с коррег.; без коррег.

мощности (Иц) вакуумного насоса от Рисунок 12 - Зависимость температуры вакуума при различной частоте вращения нагрева нагнетаемого воздуха и

роторов с коррегированием впадин ведомого корпуса насоса от частоты вращения ротора роторов при вакууме 50 кПа

Зависимость удельных энергетических затрат от величины вакуума создаваемого двухроторным двузубовым вакуумным насосом представлена на рисунке 13.

Производственные испытания двухроторного двузубового вакуумного насоса были проведены в ООО «СХП «Шытсу» Сабинского района Республики Татарстан (рисунок 14). В процессе работы на производстве разработанный насос обеспечил стабильный вакуумный режим.

Рисунок 14 - Двухроторный двузубовый вакуумный насос на производственных испытаниях

VчOv без коррегирования впадин;

с коррегированием впадин Рисунок 13 - Зависимость удельных энергетических затрат от величины вакуума

Н, кПа

Основываясь на результатах проведенных экспериментов можно сделать вывод, что двухроторный двузубовый вакуумный насос при частоте вращения роторов 3000 мин-1 позволяет снизить удельные энергетические затраты до 0,054 кВт ч/м3 при обеспечении стабильного вакуума 50 кПа.

В пятом разделе «Экономическое и энергетическое обоснование конструкции двухроторного двузубового вакуумного насоса» приведены результаты расчетов экономических и энергетических показателей разработанной конструкции двухроторного двузубового вакуумного насоса.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ВЫВОДЫ

1. Анализ современных литературных источников показал, что слабым звеном в вакуумной системе доильного оборудования является вакуумный насос. Поэтому разработка энергосберегающего, надежного вакуумного насоса для доильных установок является актуальной задачей.

2. Разработанные математические модели (7, 9) позволяют рассчитать основные конструктивно-технологические параметры двухроторного двузубового вакуумного насоса, такие как: размеры элементов конструкции, подачи, момент сопротивления и мощность.

3. Разработана конструкторская документация и изготовлен двухроторный вакуумный насос (патенты РФ № 2193689, № 2187704, № 127136, № 127837). Обоснованы конструктивно-технологические параметры и режим работы вакуумного насоса. При радиусе основной окружности ротора, равном, 45 мм, длине рабочей части ротора 100 мм, частоте вращения ведущего вала 3000 мин"1 и вакууме 50 кПа, разработанный двухроторный двузубовый вакуумный насос обеспечивает подачу 45 м3/ч.

4. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили математические модели расчета основных конструктивно - технологических параметров и режимов работы двухроторного двузубового вакуумного насоса и позволили обосновать их.

5. Разработанный новый двухроторный двузубовый вакуумный насос обладает улучшенной технической характеристикой работы, а именно: энергетические затраты снижены до 39% за счет устранения трения роторов и совершенствования термодинамического процесса сжатия воздуха; повышена долговечность.

6. Производственная проверка двухроторного двузубового вакуумного насоса подтвердила целесообразность и эффективность его применения в доильных установках. Годовой экономический эффект от применения вакуумного насоса составит 257544 рублей (в ценах 2012 г.), срок окупаемости вложений - около 0,12 года. Коэффициент энергетических затрат равен 0,77.

7. Перспективы дальнейшей разработки темы. В дальнейших исследованиях планируется выработать методологию проектирования вакуумных насосов с эвольвентным профилем зуба для автоматизированных доильных машин.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

- публикации в изданиях, определенных ВАК Министерства образования и науки РФ. Мустафин, A.A. Некоторые особенности методики проведения

экспериментальных исследований вакуумного насоса / А А МустасЪин // Вестник Казанского ГАУ, 2010. - №2(16). - С. 114-115.

2. Мустафин, A.A. Методика расчета двухроторного вакуумного насоса с эвольвентным зацеплением / A.A. Мустафин, Б.Г. Зиганшин, P.P. Гайнутдинов И.Н. Гаязиев // Вестник Казанского ГАУ, 2012. - №1(23). - С. 102-104.

3. Мустафин, A.A. Анализ результатов экспериментальных исследований двухроторного вакуумного насоса / A.A. Мустафин, Б.Г. Зиганшин // Вестник Казанского ГАУ, 2013. - №1(27). - С. 81-83.

4. Зиганшин, Б.Г. Исследование влияния площади нагнетательного окна на энергетические параметры двухроторного вакуумного насоса / Б.Г. Зиганшин И.Н. Гаязиев А А Мустафин, P.P. Гайнутдинов, Т.Р. Нуриахметов // Вестник Казанского ГАУ, 2013. - №1(27). - С. 77-80.

- в монографии и учебном пособии:

5. Волков,^ И.Е. Инженерно-методическое обеспечение инновационных технологии производства продукции животноводства в современных условиях / И.Ь. Волков, Б.Г. Зиганшин, A.A. Мустафин, A.B. Матяшин // Учебное пособие под общ. редак. Файзрахманова Д.И. - Казань: Казанский ГАУ, 2009. - 251 с

6. Зиганшин, Б.Г. Современная техника для машинного доения' / Ь.1. Зиганшин, И.Н. Гаязиев, P.P. Лукманов, A.A. Мустафин // Монография Ч 1 -Казань: Казанский ГАУ, 2012.-256 с. и v

- публикации в сборниках научных трудов и материалов конференции:

7. Волков, И.Е. Некоторые особенности методики проведения экспериментальных исследований вакуумного насоса / И Е Волков Б.Г. Зиганшин, A.A. Мустафин И Труды Казанской ГСХА. Т 70 пазлел технические науки. - Казань: ООО «ЦОП», 2001. - С. 180-182. '

f ^УлСТЛ'ШН', А'А' К 0ПРеДелению производительности вакуумного насоса / А.А.Мустафин, И.Е.Волков // Труды Казанской ГСХА. Т70 пазлел технические науки. - Казань: ООО «ЦОП», 2001, — С. 177-179. '

9. Волков, И.Е. К расчету нагнетательного окна двухроторного вакуумного насоса с внутренним сжатием / И.Е. Волков, Б.Г. Зиганшин, A.A. Мустафин // Проблемы механизации сельского хозяйства. Труды Казанской ГСХА Т2 -Казань: Казанская ГСХА, 2002. - С. 78-84. '

10. Волков, И.Е. Вакуумные технологии и технические средства в молочном животноводстве / И.Е. Волков, Б.Г. Зиганшин, Н.З. Хисметов A.A. Мустафин II Сборник научных статей «Инженерная наука сельскохозяйственному производству». - Киров: Вятская ГСХА, 2002. - С 176-180

11. Мустафин, A.A. Повышение эффективности двухроторных вакуумных насосов доильных установок / A.A. Мустафин // Труды XI международного симпозиума по машинному доению сельскохозяйственных животных первичнои обработке и переработке молока. - Казань: Казанская ГСХА, 2003. -С. 208-211. '

12. Гаязиев, И.Н. Повышение эффективности двухроторных вакуумных насосов с циклоидальным профилем роторов / И.Н. Гаязиев, И.Е. Волков Б.Г. Зиганшин, A.A. Мустафин, P.P. Лукманов И Труды XIV международного

симпозиума по машинному доению сельскохозяйственных животных. - Углич: Углич-полиграф, 2008. - С. 205-210.

13. Мустафин, А.А. К расчету двухроторного двузубового вакуумного насоса / А.А. Мустафин, И.Е. Волков, Б.Г. Зиганшин // Материалы всероссийск. науч,-практ. конф. «Современные технические вопросы агропромышленного комплекса». - Казань: Казанский ГАУ, 2008. - Т. 75. Ч. 4. - С. 80-83.

14. Мустафин, А.А. К определению подачи вакуумного насоса / А.А. Мустафин, И.И. Кашапов // Материалы^ международной научно-практической конференции. Мосоловские чтения,- Йошкар-Ола: ФГБОУ ВПО Марийский ГУ, 2011.-С. 153-158.

15. Зиганшин, Б.Г. Энергосберегающие двухроторные вакуумные насосы / Б.Г. Зиганшин, И.Н. Гаязиев, А.А. Мустафин, P.P. Гайнутдинов // Сборник трудов конференции 20th international conference trans&motauto'12. - Варна, 2012.-С. 92-93.

16. Зиганшин, Б.Г. Двухроторный вакуумный насос с эвольвентным профилем зубьев роторов / Б.Г. Зиганшин, А.А. Мустафин, P.P. Гайнутдинов, И.Н. Гаязиев // Вюник Харювського Нащонального техшчного ушверситету сшьского господарства ¡мени Петра Василенка, 2013, BinycK №132. С. 360-365.

17. Патент РФ 217704. Двухроторный вакуумный насос / И.Е. Волков, А.А. Мустафин, Б.Г. Зиганшин; заявитель и патентообладатель Казанская ГСХА. - №2000113668. Заявл. 29.05.2000; опубл. 20.08.2002. Бюлл. № 23. - 3 с.

18. Патент РФ 2193689. Насос вакуумный двухроторный /И.Е.Волков, Б.Г. Зиганшин, А.А. Мустафин; заявитель и патентообладатель Казанская ГСХА. — № 2000117103/06. Заявл. 27.06.2000; опубл. 27.11.2002. - Бюлл. № 33. - 4 с.

19. Патент РФ на полезную модель 127136. Насос вакуумный двухроторный / Б.Г. Зиганшин, JI.P. Лукманов, P.P. Гайнутдинов, Т.Р. Нуриахметов, И.И. Кашапов, И.Н. Гаязиев, А.А. Мустафин, А.Р. Валиев; заявитель и патентообладатель Казанский ГАУ. - № 2012152764/06. Заявл. 06.12.2012; опубл. 20.04.2013. - Бюлл. № 11. - 4 с.

20. Патент РФ на полезную модель 127837. Двухроторный вакуумный насос / Б.Г. Зиганшин, И.И. Кашапов, P.P. Гайнутдинов, Т.Р. Нуриахметов, Л.Р. Лукманов, И.Н. Гаязиев, А.А. Мустафин, А.Р. Валиев; заявитель и патентообладатель Казанский ГАУ. - № 2012152736/06. Заявл. 06.12.2012;

опубл. 10.05.2013. - Бюлл. № 13. - 3 с.

*****

Особая благодарность выражается д.т.н., профессору | Волкову И.Е. | за консультацию и поддержку при выполнении диссертационной работы.

Подписан в печать 16.05.2013 г. Формат 60x84/16 Печл. 1,0. Тираж 100 экз. Издательство ФГБОУ ВПО КГАУ, 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, д.65. Лицензия код 221 ИД №06342 от 28.11.2001 г.