автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка устройства для дозирования, смешивания и выгрузки удобрений с обоснованием его конструктивно-режимных параметров

На правах рукописи

БАРЫШОВ Александр Олегович

РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ, СМЕШИВАНИЯ И ВЫГРУЗКИ УДОБРЕНИЙ С ОБОСНОВАНИЕМ ЕГО КОНСТРУКТИВНО-РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск — 2014

005558888

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина» (ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина» Губейдуллин Харис Халеуллович

Официальные оппоненты: Нуруллин Элычас Габбасовнч

доктор технических наук, профессор, кафедра машины и оборудование в агробизнесе ФГБОУ ВПО Казанский ГАУ, профессор

Галлямов Фанл Наиловнч

кандидат технических наук, доцент, кафедра сельскохозяйственные машины ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ, доцент

Ведущая организация: Федеральное государственное бюд-

жетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»

Зашита состоится 25 декабря 2014 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.003.04 при ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ по адресу: г. Уфа, ул. 50 лет Октября, 34, ауд. 257/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ.

Автореферат разослан « » МОЯ!5рЙ

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор Чсь-э — С.Г. Мударисов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Во многих странах мира, в том числе и в России, повышается интерес к использованию достижений микробиологии в сельском хозяйстве, расширяются представления о влиянии микроорганизмов на процесс роста растений и повышение урожайности. Биопрепараты позволяют сконцентрировать их полезные свойства в определенном месте и времени.

Существующие технологии и средства обработки гранул минерального удобрения биопрепаратами трудоемки и требуют значительных капитальных вложений, а применяемые в них средства механизации недостаточно совершенны. Неточное дозирование удобрений и некачественное смешивание могут привести значительному снижению их эффективности.

Поэтому внедрение новых энерго-, ресурсосберегающие технологий и соответствующих средств механизации с низкой материалоемкостью, которые позволяют обеспечить требуемое качество готового продукта, а также снизить его себестоимость, является актуальной задачей. С этой точки зрения перспективно использование в одном устройстве спирально-винтовых рабочих органов, позволяющих выполнять одновременно дозирование, смешивание и выгрузку удобрений.

Степень разработанности темы. Уточнена классификация устройств для дозирования, смешивания и выгрузки удобрений, разработано комбинированного устройства для дозирования, смешивания и выгрузки удобрений, выполнено теоретическое исследование процесса истечения удобрений из выпускного отверстия бункера и дозирования сыпучего материала спирально-винтовым рабочим органом, установлены оптимальные конструктивные параметры и режимы работы спирально-винтового устройства для выгрузки и смешивания минеральных удобрений, проведены исследования устройства в лабораторных и производственных условиях.

Работа выполнена в соответствии с планом НИОКР ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина» на 2011 - 2015 г.г. «Разработка ресурсо-, энергосберегающих технологий и средств механизации сельского хозяйства» (государственный регистрационный номер-01201157951).

Цель исследований - снижение энергоёмкости дозирования, смешивания и выгрузки минеральных удобрений путём разработки комбинированного устройства с обоснованием его конструктивно-режимных параметров.

Объект исследований - технологические процессы дозирования, смешивания и выгрузки минеральных удобрений, осуществляемые устройством со спирально-винтовым рабочим органом.

Предмет исследований - закономерности взаимодействия спирально-винтового рабочего органа с удобрениями при их дозировании, смешивании и выгрузке.

Научную новизну работы составляют теоретические закономерности процесса истечения удобрений из выпускного отверстия бункера и дозирования сыпучего материала спирально-винтовым рабочим органом, учитывающие его кон-

структивно-режимные параметры устройства и физико-механические свойства материала; оптимальные конструктивные параметры и режимы работы спирально-винтового устройства для выгрузки и смешивания минеральных удобрений, при которых обеспечивается снижение энергоёмкости и требуемое качество смешивания удобрений.

Новизна технического решения конструкции предлагаемого устройства подтверждена патентами РФ на полезную модель № 117828, № 118051, № 121987, № 123941 и изобретение № 2486479.

Теоретическая и практическая ценность. Проведенные научные исследования стали основой для разработки спирально-винтового устройства для дозирования, смешивания и выгрузки минеральных удобрений, которое позволяет снизить затраты энергии в 3,2 раза по сравнению с комплексной установкой, включающей смеситель «СПП-1040» и погрузчик «Технолог-4000», при требуемых качестве смешивания удобрений и точности их дозирования.

Методология и методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием законов теоретической механики и истечения сыпучих материалов. Лабораторные и производственные исследования проводили в соответствии с действующими методическими указаниями и рекомендациями, а также с применением частных методик. Полученные результаты обработаны методами математической статистики с помощью программ «MathCad», «Statistica 6.1» и «Excel» для ПЭВМ

Реализация результатов исследований. Исследования экспериментального комбинированного устройства для выгрузки и смешивания минеральных удобрений в производственных условиях проведены в ООО «МАЙНСКАГРО-СНАБ» Майнского района Ульяновской области и подтверждены актами внедрения.

Степень достоверности и апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на Международной научно-практической конференции «Наука в современных условиях: от идеи до внедрения» (ТИ Ульяновской ГСХА, Димитровград, 2012 г.), на II Международной конференции «Современная наука: тенденции развития» (Краснодар, 2012), на IV-ой и V-ой Международных научно-практических конференциях «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Ульяновская ГСХА, 2012,2013 г.г.).

Вклад автора в проведенное исследование. Исследованы процессы дозирования, смешивания и выгрузки минеральных удобрений, определены оптимальные конструктивно-режимные параметры комбинированного устройства; выявлены закономерности процесса истечения удобрений из выпускного отверстия бункера; проведена статистическая обработка результатов исследований, а также выполнено технико-экономическое обоснование применения комбинированного устройства.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 17 научных работах, из них 3 работы - в журналах рекомендуемых ВАК (общий объем 3,8 п. л., из них выполненных лично автором - 2,4 пл.), в материалах международных, межрегиональных конференций, и других изданиях. Получены патенты РФ на полезную

модель № 117828, № 118051, № 121987, № 123941 и изобретение № 2486479.

Структура Ii объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и предложений, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 130 с. основного текста содержит 9 таблиц, 73 рисунка и приложение на 15 с. Список использованной литературы включает 115 наименований.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

- теоретические закономерности процесса истечения удобрений из выпускного отверстия бункера и их дозирования устройством со спирально-винтовым рабочим органом;

- конструктивно-технологическая схема устройства для дозирования, смешивания и выгрузки удобрений;

- рациональные конструктивные параметры и режимы работы разработанного устройства для дозирования, смешивания и выгрузки удобрений;

- технико-экономическая оценка устройства для дозирования, смешивания и выгрузки удобрений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность выбранной темы исследований.

В первом разделе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследований» выполнен анализ существующих технологий и средств выгрузки, смешивания и дозирования сыпучих материалов. Рассмотрены способы смешивания, виды истечения сыпучих материалов, методы контроля качества смеси.

Вопросам истечения сыпучих материалов из бункеров посвящены работы P.JI. Зенкова, Г.И. Покровского, К.В. Алферова, JI.B. Гячева, В.А. Богомягких, Ф.Н. Галлямова, Н.Е. Ромакина; дозирования Г.А. Рогинского, Г.М. Максягина, Ю.Д. Видинеева, В.Г. Артемьева, Ю.М. Исаева; проблемам смешивания - труды В.В. Богданова, Ю.И. Макарова, Э.Г. Нуруллина, Д.Д. Рябинина, Ф. Стренка и других ученых.

Однако, несмотря на значительное количество работ, посвященные устройствам для выгрузки, смешивания и дозирования сыпучих материалов ещё недостаточно совершенны:

С учетом этого определены следующие задачи исследований:

- разработать конструкцию устройства для дозирования, смешивания и выгрузки удобрений;

- выполнить теоретическое обоснование процессов истечения удобрений из бункера, дозирования и выгрузки удобрений спирально-винтовым рабочими органами;

- исследовать процессы дозирования и выгрузки удобрений с применением предложенного устройства со спирально-винтовым рабочим органом в лабораторных условиях, получить модель его функционирования и определить оптимальные конструктивные параметры и режимы работы;

- исследовать разработанное устройство в производственных условиях и

оценить его технико-экономическую эффективность.

Во втором разделе «Теория рабочего процесса устройства для смешивания минеральных удобрений» представлена конструкция устройства для дозирования, смешивания и выгрузки удобрений (рисунок 1).

Предлагаемое устройство представляет собой раму 1 с опорными колесами 2. На раме 1 расположен кожух 3 круглого сечения. На нижнем конце кожуха 3 установлена защитная решетка 4, а на противоположном конце выгрузное окно 5. В кожухе 3 расположен спирально-винтовой транспортер б, совершающий вращение от электродвигателя 7 через ременную передачу. На кожухе

3 установлен бункер-дозатор 8, который снабжен патрубком 9. Выходное отверстие патрубка установлено в кожухе 3.

Бункер—дозатор (рисунок 2) состоит из бункера 1, на котором установлен вибратор 2, с расположенным внизу спирально-винтовым дозирующим органом 3. Дозирующий орган 3 расположен в кожухе 4, на одном конце которого выполнено выгрузное окно 5. Привод дозирующего органа 3 осуществляется от электродвигателя б при помощи гибкой муфты 7. Бункер 1 соединен с кожухом

4 эластичной муфтой 8. Бункер установлен на пружинах 9. В верхней части бункера 1 установлена перемычка 10, на которой посредством шарнира 11 вертикально по центру выпускного отверстия бункера установлен стержень 12.

Рисунок 2 - Бункер-дозатор (обозначения в тексте)

Устройство работает следующим образом. Минеральное удобрение из насыпи захватывается витками транспортера и движется внутри кожуха. В то же время бункеру с находящимся в нем порошкообразным бактериальным удобре-

Рисунок 1 — Дозатор-смеситель удобрений (обозначения в тексте)

нием при помощи вибратора со стержнем сообщаются колебания для предотвращения сводообразования и слеживаемости удобрений. Бактериальное удобрение также захватывается витками дозирующего органа и движется в кожухе в сторону выгрузного окна. Минеральное удобрение, пройдя под выгрузным окном дозатора, смешивается с бактериальным удобрением. Затем смешанные удобрения движутся к выгрузному окну смесителя.

Рассмотрено образование динамических сводов, в котором частицы сыпучего материала размещены на кривой давления, подобным кривой давления от вышестоящего столба сыпучего материала. Таким образом, кривая давления свода при совпадении с вышестоящей кривой образует устойчивый свод, и образуются они из частиц с наибольшим коэффициентом внутреннего трения. В каждом своде имеется «замковая частица» от которой зависит устойчивость свода. На рисунке 3 представлены силы, действующие на частицу.

Выведем уравнение движения замковой частицы при разрушении свода относительно оси х с учетом вибрации и наличия штанги, установленной по центру выпускного отверстия. Осевое усилие, Н,

(1)

где г - условный радиус частицы, м; рдт - динамическое давление вышестоящего слоя сыпучего материала, Па. Сила трения, Н,

Ртр=(0 + Рг)со*р-/тр={0 + пггурд1Ш)со*р-/тр, (2)

где С - сила тяжести частицы «ш» динамического свода, Н; / - коэффициент

внутреннего трения материала.

Вертикальная реакция свода:

+ (3)

где аи - угол наклона к вертикали линий скольжения частиц сыпучего материала, град; <5(- угол между касательной к кривой свода у стенки бункера и гори-

зонталью на любой высоте потока, град.

Также на частицу оказывает действие вынуждающая сила Рь, Н, стабилизатора истечения и возмущающая сила Feo], Н, вибратора, которая меняется по гармоническому закону:

реоэ=тдебаггж^т(р', (4)

где тдеб - масса дебалансного груза, кг; со - угловая частота дебаланса, рад/с; гжс - эксцентриситет дебалансного груза, м.

Вынуждающая сила, Н,

^=1,57^, (5)

где Р2 - сумма горизонтальных проекций сил нормального и касательного давлений на рабочую поверхность, Н.

Таким образом, с учетом влияния вибрации и установленного стержня, получим уравнение движения частицы «ш»:

l»~jT = (G+ 4nr2pgdcos - - fmpn4 cos /3sin/?) +

dt tgau , (6)

+mde6<a\KCsin<p' + 1,57 Pz где пч - координационное число контактов частиц; р- плотность материала, кг/м3; d - диаметр частицы материала, м.

Определим зависимость колебаний стержня при горизонтальной вибрации в точке подвеса. Кинетическая энергия тела, если ось подвеса перемещается горизонтально со скоростью v0 = у' = aasmcot.

м М, -0 уу,

~c=hp

Рисунок 4 — Схема направлений стержня

Пользуясь формулой Кёнига, получим выражение для кинетической энергии стержня:

^ _ та2a2 sin2(cot) + macosin(cot)l<p' coscp + ml2cp'2 .

~ 2 + 2 + 6 ' где а- амплитуда колебаний, м; cu - частота колебаний стержня, с , <р - угол отклонения стержня от вертикали, рад; т- масса стержня, кг.

d 8L dL

Исходя из уравнения Лагранжа-----= 0, вычислим соответствую-

dt дер' дер

щие значения:

8L _ (acolsm(cot)q>' smcp g7sin^ дер 2 2 )'

где L = T — N, N потенциальная энергия системы, Н.

После подстановки производных в уравнение Лагранжа и упрощения, по лучим уравнение с вибрирующим подвесом:

/V аа>2 cos(a>t)lcosq> | í acols'm(cot)(p'smcp glsmtp

X 2 2

= 0.

(9)

Результаты численного решения при <»=20 с" , а =0,01 м, /=0,6 м и начальных значениях ср{0) = <р'(0) = 0 представлены на рисунке 5 в виде графика изменения углового перемещения в зависимости от времени.

гловое перемещение стержня; е перемещение вибратора

Рисунок 5 — Изменение углового перемещения в зависимости от времени Анализируя пропускную способность и скорость истечения сыпучих материалов, необходимо различать возможные случаи истечения. Рассмотрим скорость истечения на примере конического бункера (рисунок 6).

Рисунок 6 - Основные размеры бункера Найдем площадь Р(х), м2, поперечного сечения выпускного отверстия, и его производную по абсциссе F'(x) по формулам:

/г = ^(Я) = я((К - ЬН)2 -А2) = ж(г2-А2); (10)

^ = Р'(Н) = 2пЬ(ЬН - Я) = -2л{Ьг + А), (11)

где А - амплитуда колебаний штанги, м; Я - радиус верхнего сечения, м; Я -высота бункера, м; а - угол отклонения стенок бункера, град; Ь = tga .

С возрастанием времени расход q и скорость истечения у0 асимптотиче-

ски стремятся к своим предельным значениям:

Чп=я(гг-А1\

Я(г-Л') . 2(rtga + А) '

(12) (13)

8(.г2~А2) ^ I 2(7^а + А)

В формулах (12) и (13) представлено, что предельные значения расхода и скорости истечения сыпучего материала не зависят от высоты столба истечения над выпускным отверстием. Они показывают зависимости лишь от радиуса г и амплитуды А.

Определим подачу спирально-винтового дозатора сыпучих материалов. Рабочая площадь, м2, поперечного сечения кожуха

(14)

где И - внутренний диаметр кожуха, м; <5 - диаметр проволоки спирали, м; а -угол подъема витков спирали, град.

Исследуем движение сыпучего материала при вращении спирального винта (рисунки 7, 8).

Рисунок 7 - Расположение сыпучего мате- Рисунок 8 - Спирально-винтовой риала в спирально-винтовом дозаторе дозатор с коническим бункером

Толщина, м, кольца сыпучего материала

И^И-^2 -КГ(о2-52 /эта))/2, (15)

где К{ - коэффициент заполнения кожуха.

Значит, высота слоя сыпучего материала зависит от таких параметров как: диаметров кожуха, вала и проволоки спирали, угла подъёма винтовой линии спирального винта и коэффициента заполнения кожуха сыпучим материалом.

Подача, кг/с, спирально-винтового дозатора

а-

БпКгКур{8 + И) 8А

И

(16)

где 5 - шаг спирали, м; Кг - коэффициент осевого отставания материала;

К{ = Ку - 0.75...1 при А =0,5... 1 мм; К, = - 0,65... 1 при Д = 1...2мм.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» приведены методики экспериментальных исследований, общие виды и схемы экспериментальных установок, методы обработки полученных данных.

Качество смешивания определим по двум показателям: коэффициент неоднородности, равномерность распределения бактериального удобрения на поверхности гранул минерального удобрения.

Коэффициент неоднородности, %:

К =-

С„

100 /Е(д~Со)2

(17)

где С, - концентрация бактериального удобрения в пробе, %; С0 - заданная концентрация бактериального удобрения, %; пк - число проб.

Соотношение препарата на гранулах минерального удобрения определили при помощи рентгеноспектрального анализа на анализаторе БРА-17-02. В качестве химического индикатора приняли диоксид кремния (БЮг), так как он является основным компонентом в бактериальном удобрении.

С, = {{сосм - соудоб) / ю6тт) • 100%, (18)

где й)см,а)ч11н ,<х>бтж - содержание БЮг в смешанном, минеральном и бактериальном удобрении, %.

Равномерность распределения, %:

# = 100-

2>,/'/"

100%

(19)

где т(- количество пикселей темного или светлого цвета в одной пробе; / - количество проб; п- общее количество пикселей в пробе.

Экспериментальные исследования процесса смешивания минеральных удобрений с бактериальным и выгрузки смеси удобрений проводили на устройстве, общий вид которого представлен на рисунке 9.

ш

Рисунок 9 — Устройство для смешивания и выгрузки удобрений: 1 - приемный бункер; 2 - рама; 3 - кожух; 4 - электродвигатель

Частоту вращения спирально-винтовых рабочих органов изменяли при помощи частотного преобразователя Hyundai N100.

По полученным результатам было проанализировано влияние различных сводообрушителей и активаторов на равномерность истечения сыпучего материала из бункера и производительность устройства. Также определяли влияние частоты вращения и размеров рабочего органа на подачу устройства.

В четвертом разделе «Результаты экспериментальных исследований» приведены результаты реализации программы экспериментальных исследований.

Определены физико-механические свойства бактериального удобрения «Бисолбифит», такие, как насыпная плотность, начальное сопротивление сдвигу, углы внутреннего трения и естественного откоса.

На рисунке 10 представлен график зависимости пропускной способности бункера q от радиуса выпускного отверстия г со стержнем.

Проведенные нами опыты подтверждают, что использование вибропобудителей способствует сводообрушению и активному истечению материала, и как показывают визуальные наблюдения и анализ равномерности истечения материала из бункера, стержень установленный над выпускным отверстием может выполнять роль, как сводообрушителя, так и стабилизатора истечения, при работе электровибратора.

Проведены исследования дозатора с диаметрами спирального винта dH =15...35 мм, кожуха Dk=28...36 мм. На рисунке 11 представлена зависимость

подачи материала от частоты вращения, сравнении с теоретическими исследованиями.

я-

Рисунок 10 - Зависимость пропускной Рисунок 11 - Зависимость подачи О способности бункера ц от радиуса При различных диаметрах рабочего ор-выпускного отверстия г со стержнем гана йи и кожуха от частоты вращения рабочего органа п

♦ -экспериментальная зависимость при <)ц"25 мм, Dk~28 мм;

♦ -экспериментальная зависимость при dH=35 мм. Dk"36 мм; \ теоретическая заинсммость при dH=25 мм, Dk~28 мм;

*». - теоретическая зависимость при <1„--35 мм, LV---36 мм

13 14 15 16 17 - теоретическая зависимость без стержня. " • ■. - теоретическая зависимость со стержнем: 31 - экспериментальная зависимость

Далее для анализа эффективности работы спирально-винтового дозатора при Пк = 28 мм были получены данные и построено уравнение регрессии (20), при Ок= 36 - уравнение (21), описывающее характер изменения подачи кг/ч, сыпучего материала от частоты вращения спирали п, мин"1, а также зазора между спиралью и кожухом А, мм (рисунок 12).

Рисунок 13 - Зависимость подачи (а) минерального удобрения (аммиачная селитра) и энергоёмкости N (б) в зависимости от частоты вращения рабочего органа п и угла наклона кожуха у При определении подачи минерального удобрения в зависимости от частоты вращения и угла наклона кожуха было получено следующее уравнение регрессии:

(2 = -0.156-0,015;к + 0,011л- 6,944-10"5у2 -1,194-10-5^и-3,771 • 10~би2. (24) При определении энергоёмкости выгрузки аммиачной селитры было получено следующее уравнение регрессии:

N= 1,01 — 2,873 • \0~2у - 4,37- Ю-4 и+ 4,734 -Ю^у2 —2,665 • 10"6«/ . (25) Проведены экспериментальные исследования по определению подачи предлагаемого устройства при выгрузке минеральных удобрений (аммиачной селитры и азофоски).

На рисунке 14 представлена зависимость описывающая изменение энер-

а и

а б

Рисунок 12 - Зависимость подачи 2 от частоты вращения спирали п и зазора А между спиралью и кожухом: а - Ик =28 мм; б - Эк = 36 мм.

2 = 15,486 + 2,121 • 10~2я - 3,89А - 4,83 ■ 10-6«2 -1,409 ■ 10~3яД + 0,216Д2. (20) 2 = 15,16 + 7,889-10~2я + 0,512Д-3,862-10~5я2-1,942-10~3яЛ-0,378Д2. (21) На рисунке 13а представлена зависимость подачи £>и энергоемкости N (рисунок 136) при погрузке минерального удобрения (аммиачная селитра) от частоты вращения рабочего орган п и угла наклона кожуха у .

А

N. кВт ■ 0-55

гоёмкости N от частоты вращения рабочего органа п при угле наклона ^=35° и обеспечении минимальной энергоемкости.

N.

кВт ■ ч/т 0.50

0.48

0.46

0.44

0.42

0.40

0.38

Рисунок 14 - Зависимость энергоёмкости при выгрузке минерального удобрения от частоты вращения спирального винта

Производственные исследования предлагаемого устройства проведены в ОАО «МАЙНСКАГРОСНАБ» Майнского района Ульяновской области.

Определено качество смешивания минерального удобрения с бактериальным. Смесь готовили из расчета 20 г препарата на 2 кг удобрения (1 %).

В результате выявлено, равномерность распределения бактериального удобрения на поверхности гранул аммиачной селитры составляет 11,8 %, азофоски составляет 16,6 %, коэффициент неоднородности смеси с аммиачной селитрой составил 4,95 %, с азофоской - 6,67 %.

В пятом разделе «Технико-экономическая эффективность исследований» определена экономическая эффективность от внедрения устройства для дозирования смешивания и выгрузки удобрений в производство. Капитальные вложения составили 36800 руб., а годовой экономический эффект - 16875 рублей при сроке окупаемости 2,18 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана конструкция устройства для дозирования, смешивания и выгрузки удобрений, которое обеспечивает требуемое качество смешивания удобрений и точности их дозирования. Новизна технического решения конструкции предлагаемого устройства подтверждена патентами РФ на полезную модель № 117828, № 118051, № 121987, № 123941 и изобретение № 2486479.

2. Выполнено теоретическое обоснование процесса истечения удобрений из бункеров при различных конструктивных параметрах. Получены теоретические закономерности разрушения сводов удобрений над выпускным отверстием бункера дозатора. Выведены зависимости расхода и скорости истечения удобрений из бункеров от физико-механических свойств удобрений и конструктивно-режимных параметров дозатора. Получено уравнение подачи спирально-винтового дозатора с учетом приведенных выше факторов.

3. Исследования процессов истечения удобрения показали, что истечение удобрения из выпускного отверстия конического бункера происходит при диаметре отверстия, превышающем 28 мм. Наибольшая подача дозатора, равная

- аммиачная селитра. р= 1020 кг/м1, азофоска, 2-980 кг1м3

57,1 кг/ч, достигается при диаметре рабочего органа 35 мм, частоте его вращения 1000 мин"1 и диаметре кожуха 36 мм.

Оптимальными параметрами выгрузного рабочего органа, полученными из условия обеспечения минимальной энергоемкости процесса при требуемом качестве смешивания, являются следующие: внутренний диаметр кожуха устройства - 0,08 м, диаметр рабочего органа - 0,072 м, шаг спирали - 0,07 м, угол

наклона кожуха - 35°.

4. Исследования устройства в производственных условиях показали, что:

- при смешивании и выгрузке удобрений оптимальная частота вращения рабочего органа, при которой обеспечивается наименьшая энергоемкость, равная 0,39 кВт-ч/кг, составила 870 мин"'; при этом подача аммиачная селитра составила 5 т/ч, а азофоски - 4,6 т/ч;

- смесь удобрений соответствует предъявленным требованиям: неоднородность покрытия гранул аммиачной селитры бактериальным удобрением составляет 11,8 %, азофоски -16,6 %, при требуемой неоднородности смеси до 20 %. Коэффициент неоднородности смеси с аммиачной селитрой составил 4,95 %, с азофоской - 6,67 %, что соответствует хорошей группе оценки качества смеси

Разработанное устройство для дозирования, смешивания и выгрузки удобрений позволяет снизить энергоёмкость процесса в 3,2 раза по сравнению с комплексной установкой, включающей смеситель «СПП-1040» и погрузчик «Технолог-4000», при требуемых качестве смешивания удобрений и точности их дозирования, а также получить годовой экономический эффект в размере 16875 рублей, со сроком окупаемости предлагаемого устройства 2,18 года.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ

в журналах, рекомендуемых ВАК

1. Барышов, А.О. Смеситель минеральных удобрений / В.Г. Артемьев, А.О. Барышов // Сельский механизатор. - 2013. - № 2. - с. 8.

2. Барышов, А.О. Исследования дозатора сыпучих материалов // Научно-технический вестник Поволжья. -2013. - № 6. - с. 133... 136.

3. Барышов, А.О. Качество смешивания удобрений // Сельский механизатор. - 2014.-№ 2. - с. 16.

патенты

4. Патент РФ № 117828. Дозатор-смеситель сыпучих материалов / В.И. Курдюмов, В.Г. Артемьев, А.О. Барышов - Опубл. 10.07.2012. Бюл. № 19.

5. Патент РФ № 118051. Дозатор-смеситель сыпучих материалов / В.И. Курдюмов, В.Г. Артемьев, А.О. Барышов - Опубл. 10.07.2012. Бюл. № 19.

6. Патент РФ № 121987. Бункер-дозатор сыпучих материалов / В.Г. Артемьев, Е.С. Зыкин, Н.А. Аксенов, А.О. Барышов - Опубл. 20.11.2012. Бюл. № 32.

7. Патент РФ №123941. Дозатор-смеситель сыпучих материалов / В.И. Курдюмов, В.Г. Артемьев. А.О. Барышов - Опубл. 10.01.2013. Бюл. № 1.

8. Патент РФ №2486479. Дозатор-смеситель сыпучих материалов / В И Курдюмов, В.Г. Артемьев, А.О. Барышов - Опубл. 27.06.2013. Бюл. № 18.

в материалах международных, всероссийских конференций и других изданиях

9. Барышов, А.О. Дозатор-смеситель минеральных удобрений / В.Г. Артемьев, А.О. Барышов // Информ. листок Ульяновского ЦНТИ 73-001-12 -2012.-3 с.

10. Барышов, А.О. Схемы смесителей сыпучих материалов / В.Г. Артемьев, А.О. Барышов // Материалы международной научно-практической конференции «Наука в современных условиях: от идеи до внедрения». - Димитров-град: ТИ УГСХА, 2012. - с. 8... 11. Н

11. Барышов, А.О. Деформации длинномерных спиралей / В Г Артемьев В.И. Курдюмов, А.О. Барышов, Р.И. Набиуллин // Сборник научных трудов, аспирантов, магистрантов и студентов.-М.: МГАУ, 2012.-е. 9...14.

12. Барышов, А.О. Дозатор сыпучих материалов / В.Г. Артемьев, А.О. Барышов // Информ. листок Ульяновского ЦНТИ 73-012-12. - 2012.-4 с.

13. Барышов, А.О. Физические свойства бактериального удобрения / В Г Артемьев, А.О. Барышов // Материалы II Международной конференции «Современная наука: тенденции развития. - Краснодар, 2012.-Т. III. - с. 9... 12

14. Барышов, А.О. К вопросу об истечении сыпучих материалов / В Г Артемьев, А.О. Барышов // Материалы XI Международной научно-^Раетической конференции. - М.: Издательство «Спутники-», 2012. - с.

15. Барышов, А.О. Погрузчик минеральных удобрений / В.Г. Артемьев А.О. Барышов // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт проблемы и пути их решения». - Ульяновск: УГСХА, 2012, т. II - с. 30...34.

16. Барышов, А.О. Результаты исследования погрузчика минеральных удобрении // Материалы V Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт пробле-

230 " 23™ "Х РСШеНИЯ>> " Ульяновск: ГСХА им. П.А. Столыпина, 2013,' т. II - с.

17. Барышов, А.О. Результаты производственных исследований смесителей минеральных удобрений / В.Г. Артемьев, А.О. Барышов // Механика жидких и сыпучих материалов в спирально-винтовых устройствах: сборник научных трудов, посвященных 75-летию доктора технических наук, профессора Артемьева В.Г. - Ульяновск: ГСХА им. П.А. Столыпина, 2013. - с. 13... 17.

Подписано в печать 2014г. Уел печ л 1 0

Формат 60x84 Тираж - 100 экз.' '

Бумага типоф. Заказ-№

Гарнитура Times New Roman

432017 г. Ульяновск, б. Новым Венец, д. 1