автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование процесса уплотнения силосной массы в горизонтальных хранилищах

На правах рукописи

ГУРИНЕНКО ЛЮДМИЛА АЛЕКСАНДРОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПЛОТНЕНИЯ СИЛОСНОЙ МАССЫ В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ХРАНИЛИЩАХ

Специальность 05.20.01 — Технологии и средства механизации сельского

хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Зерноград,2007

003068310

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования - «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия»

Научный руководитель - - доктор технических наук, профессор

Семенихин Александр Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Богомягких Владимир Алексеевич

кандидат технических наук " ~

Хворостянов Леонид Иванович (Северо-Кавказская МИС)

Ведущее предприятие - Государственное научное учреждение

«Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технический институт ; механизации и электрификации сельско

го хозяйства» (ГНУ ВНИПТИМЭСХ)

Защита диссертации состоится « » 2007 года в часов на

заседании диссертационного совета Д 220.001.01 при ФГОУ ВПО АЧГАА по адресу: 347740, г. Зерноград Ростовской области, ул. Ленина, 21, в зале диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО АЧГАА. Автореферат разослан « ^^ » 200-^г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ^ уу/^^Г^

доктор технических наук, профессор Н.И. Шабанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В структуре себестоимости животноводческой продукции корма занимают 60-70 и более процентов. Более половины рациона крупного рогатого скота составляют стебельные корма в виде сена, сенажа и силоса. При переводе поголовья на круглогодовое однотипное кормление их доля еще более возрастает, повышаются требования к технологиям производства, хранения и скармливания. В этих условиях силосование, обеспечивающее заготовку и хранение максимума биологического урожая в короткие сроки и с минимальными затратами, приобретает приоритетное значение в решении задач национального проекта развития сельского хозяйства.

Изменение структуры отрасли, масштабов производства силосованных кормов особенно остро обозначили необходимость точного выполнения операций распределения, уплотнения и герметизации в соответствии с микробиологическими и биохимическими особенностями технологии, обеспечивающими минимальные неизбежные и устранимые потери. ■

Исследованиями отечественных и зарубежных ученых установлено, что важным условием решения этой задачи является применение мобильных технических средств, адаптированных к параметрам силосной массы в процессе формирования кормовых монолитов от начала заполнения хранилища до наступления анаэробных условий. В связи с этим возникла необходимость.разра-ботки методик оценки состояния силосной массы в процессе уплотнения, обоснования параметров и режимов работы уплотнителей при различных схемах заполнения силосохранилищ.

Цель исследования — разработка теоретических предпосылок совершенствования процесса уплотнения силосной массы, находящейся в граничных условиях, эшелонными опорными поверхностями мобильных уплотнителей в горизонтальных силосохранилищах (ГСХ).

Объект исследования — процесс уплотнения силосной массы, находящейся в граничных условиях, периодическими эшелонными нагружениями.

Предмет исследования - закономерности изменения свойств силосной массы и монолитов в процессе их формирования и уплотнения в граничных условиях горизонтальных силосохранилищ.

Научная новизна состоит в обосновании физической модели силосной массы, находящейся в граничных условиях, разработке теоретических предпосылок совершенствования процесса ее уплотнения в горизонтальных хранилищах и, на их основе, обоснование параметров и режимов работы технического средства с эшелонной опорной поверхностью.

На защиту выносятся:

- основные допущения модели силосной массы, находящейся в граничных условиях горизонтальных силосохранилищ;

- теоретические предпосылки процесса уплотнения силосной массы, находящейся в граничных условиях, эшелонными периодическими нагружениями;

- методика инженерного расчета технического средства для уплотнения силосной массы в граничных условиях и контроля ее состояния.

Практическая ценность работы состоит в возможности использования ее результатов непосредственно в хозяйствах при заготовке сенажа и силоса в траншеях и курганах, в научно-исследовательских и опытно-конструкторских организациях при разработке технических средств для точных технологий, в учебном процессе при подготовке специалистов по направлению «Агроинженерия».

Реализация результатов исследования. Материалы диссертации переданы в институт агроинженерных проблем ФГОУ ВПО АЧГАА для разработки адаптеров к энергосредствам общего назначения, использованы при создании макетов мобильных уплотнителей с колесными и гусеничными движителями, прошедших производственную проверку на фермах «Агрофирмы Зерноград-ская», ОАО «Сорго», внедрены в учебном процессе ФГОУ ВПО АЧГАА.

Методика исследований включала аналитическое описание взаимосвязи опорных элементов уплотнителя с упруго-вязкой средой силосной массы, деформируемой во времени, экспериментальное определение параметров процес-"са, тензометрирование, хронометрирование, динамо- и монометрирование, статистическую обработку и апроксимацию в среде MS EXCEL, оценку достоверности и адекватности в системе Mathcad.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и одобрены на научно-практических конференциях и семинарах ФГОУ ВПО АЧГАА (1998-2007t-.), Став ГАУ в 2002г. РГАСХМ (2001г.), ГНУ ВНИПТИМЭСХ в 2003г. и 2006г.

Публикация результатов исследований. Результаты исследований опубликованы в 15 научных работах общим объемом 4,4 печатных листа, из которых 2,05 п.л. авторские.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, библиографии 115 наименований, в том числе 7 на иностранных языках, 15 приложений. Работа изложена на 158 страницах машинописного текста, включает 21 таблицу и 51 рисунок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика проблемы, обоснована актуальность темы, сформулированы научная и рабочая гипотезы, цель и задачи исследования. Приведено краткое изложение основного содержания диссертации по главам.

В первой главе рассмотрен вопрос создания и выбора хранилищ, способов хранения силосуемых кормов, определено место горизонтальных хранилищ и хозяйственно-экономическая целесообразность их применения. Установлено, что технология силосования требует учета биологических особенностей на всех стадиях производства и потребления.

Биологические основы технологии производства силосованных кормов сложились благодаря наблюдениям и исследованиям Г. Краузе, В. Кирша, М.Д. Неша, П. Мак-Дональда, A.C. Стерлинга, А.Р. Хентдерсона, В. Шмидта, Г. Веттерау, A.A. Зубрилина, СЛ. Зафрена, Л.Г. Боярского и др.

Уплотнению материалов растительного происхождения на различных технологических уровнях посвящены работы основоположников земледельческой механики В.П. Горячкина, Е.М. Гутьяра, их последователей И.П. Безруч-кина, А.И. Нелюбова, позднее И.А.Долгова, В.И. Фомина, В.И. Особова, Ю.Ф. Новикова, Т.К. Васильева, A.B. Голяновского, В.И. Щербина и др. Полученные ими результаты в большей степени применимы для технологии прессования, брикетирования и гранулирования, влажного фракционирования.

Вопросам уплотнения силосной массы в хранилищах посвящены работы И.Я. Автомонова, О.Г. Ангилеева, О.И. Детистовой, П.Т. Колесникова, М.А. Тищенко, В.В. Красникова, В.Е. Парасоцкого, С.А. Белоконова, A.M. Се-менихина и др. Методологической основой этих исследований являются работы в области механики систем, деформируемых во времени, сплошных и дискретных сред А.Ю. Ишлинского, А.И. Губанова, Ю.Н. Роботнова, А.Р. Ржаницына, Л.И. Седова, Л.В. Гячева, В.А. Богомягких и др.

Практически отсутствуют исследования вопросов технологического контроля параметров силосной массы (СМ) в процессе ее уплотнения. Результаты анализа современного состояния исследований в области технологии и техники силосования, необходимость значительного снижения потерь и затрат на производство классных кормов позволили сформулировать научную гипотезу.

Снижение потерь кормовой ценности растительного сырья на биологически активных стадиях силосования, затрат на производство готового корма высокого качества в горизонтальных хранилищах может быть достигнуто за счет совершенствования процесса уплотнения силосной массы, находящейся в граничных условиях под действием периодических эшелонных нагружений мобильными средствами.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

- обосновать физическую модель силосной массы, находящейся в граничных условиях;

- разработать теоретические предпосылки совершенствования процесса уплотнения силосной массы в горизонтальных хранилищах эшелонными периодическими нагружениями;

- обосновать основные параметры и режимы работы технического средства с эшелонной опорной поверхностью;

- разработать методику инженерного расчета мобильного уплотнителя.

Во второй главе обоснована физическая модель СМ, находящейся в граничных условиях (рисунок 1), изложены теоретические предпосылки изменения ее упруго-вязких свойств (УВС) в зависимости от пористости W под действием периодических нагружений.

Пористость СМ в процессе уплотнения характеризует также ее плотность. Наиболее доступным способом определения пористости является инъекция газа или жидкости в контролируемую зону и оценка результатов по времени или объему. Время истечения газа в исследуемую среду при малых давлениях определялось по зависимости

z,=^oP(Py~P,)/PyFv^s(1)

где % - поправка, учитывающая температурную разницу; - площадь поперечного сечения выпускного канала инъектора; У0 — объем инъекции; р - плотность воздуха при нормальных условиях; ц/ - безразмерный коэффициент; V, - удельный объем газа при температуре измерения; ру - условная плотность-СМ;

1-3 - частички силосной массы, произвольно ориентированные в пространстве; 4-5 - элементарные совокупности частиц релаксирующей и нерелаксирующей структуры; 6 — интегрированная структура с переменными упруго-вязкими свойствами; 7 - структура несущей поверхности слоя близкой к плотной пористой укладке «б»; 8 - структура СМ - монолита с почти постоянными свойствами «а»; Н и Е - мгновенный и длительный модули упругости; п - время релаксации; а, т - параметры прочности СМ

Рисунок 1 - Физическая модель СМ, находящейся в граничных условиях

Из полученной зависимости следует, что время инъекции г, заданного объема газа Уо зависит от искомой плотности . Изменению плотности СМ под действием периодических нагружений соответствует величина энергии, рассеиваемой в каждом цикле. Приняв для описания деформации модели СМ в

граничных условиях закон линейного деформирования и его частные решения для а = const - нагружение и а = 0 - пауза, построим график цикла (рисунок 2).

Перенесем кривую BCD в положение BCiDi. Площадь AF между кривыми нагружения ОАВ и восстановления BCiDj пропорциональна энергии, рассеявшейся в СМ, получившей относительную деформацию ее. Положив, что время td нагружения и разгрузки достаточно мало по сравнению с i, и t2, a tt = t2, определили величину AF = Fd адекватную энергии рассеивания за один цикл, как разность определенных интегралов для участков а = const и а = 0.

S <т = V const

а- с/?' af / К У = 0

£ц ул г f„ u £е fb

Г м £ь

0 '/ 12

OA — участок нагружения; АВ - экспозиция о = const; ВС - участок разгрузки; CD - участок восстановления о = 0 - пауза

Рисунок 2 - Деформация образца силосной массы за цикл

е Е ' Е\НЕ) Е \Н Е) Я Нп)

Е \Н Е) Ч Нп ) Взаимосвязь энергии рассеивания и накапливаемой деформации ев с параметрами мобильного уплотнителя <Т; может быть установлена в результате оценки изменений плотности СМ в зоне уплотнения экспериментально, так как Н, Е и п изменяются от цикла к циклу и вычисление Ед необходимо выполнять для каждого, присваивая им соответствующие порядковые индексы. В случае, когда t2»t¡, что имеет место в реальных условиях, а толщина слоя уже достаточно велика, необходимо учитывать влияние массовых сил. По мере наращивания слоя более 0,8 м, его несущей способности (рисунок 1 структура 7 и «б») достаточно, чтобы часть усилия от уплотнителя не влияла на нижележащие слои.

Эффект от воздействия подвижной нагрузки на верхний слой и упругое основание рассматривался в смысле Винклера. Опорные элементы уплотнителя постоянно как бы въезжают на наклонную плоскость. Тогда максимальной работе деформации, адекватной площади соответствует скорость уплотнителя равная

(3)

h-n

где кис- мгновенный и длительный коэффициенты упругости, Па; /-осевой момент инерции балки, м .

Из (3) очевидна аналогия с распространением упругих колебаний (второй сомножитель) и превышение скорости неизбежно приведет к увеличению работы горизонтальных сил. При этом ее максимум, в зависимости от частоты на-гружений со и времени релаксации находится в точке исо = Е/Н; а от величины обратной времени экспозиции / — в начале координат. Задание максимального угла наезда, как правило, затруднено, так как уплотняемая масса начинает сгруживаться перед катком. Поэтому работу уплотнителя можно обеспечить «делением» угла въезда несколькими опорными элементами, идущими друг за другом со скоростью, обеспечивающей требуемую производительность.

Анализ интегральных зависимостей уплотнения СМ мобильными агрегатами после их дифференцирования (рисунок 3) позволяет выделить три периода: АВ — распределения; ВС — упорядочения и СО — доуплотнения. При заполнении хранилища (период АВ) уплотнение наиболее интенсивно. Частицы 1-3 (рисунок 1) занимают преобладающее горизонтальное положение. На участке ВС СМ переходит в стадию упорядочения 7 (рисунок 1), которую принято описывать уравнением

()ма-с1р-Ек (ру -р{)а = 0, (4)

в котором <2М - деформируемый объем, м3; а- характеристика прочности, Па; Р - опорная поверхность уплотнителя, м2; к - коэффициент пропорциональности, Дж/м2с; ру р, — условная и текущая плотности.

8'

30

20

10

распределение

/к

упорядочение

л.

ч

О 2

доуплотнение

8 10 12 14

t,4

Рисунок 3 - Дифференциальный вид функции уплотнения СМ

Для принудительного упорядочения структуры 7 и «б» в 8 и «а» горизонтальные деформации в зоне нагружения (рисунок 4) должны быть больше среднего размера частиц СМ, а напряжения - превышать прочность СМ по условию

£нН>ар. (5)

По закону линейного деформирования, с учетом связи ен и sv

£v = V(n-ti-X + t,)/E, (6)

где ju-l-H / Е - упругая и вязкая составляющие деформации;

Я = 1 - ехр(— Etx / Нп) — нарастание деформации во время экспозиции t¡.

С учетом (5) и рисунка 4 связи ен п ev,S я 1,(6) перепишем в виде

Я>сгр,

(7)

где V - скорость изменения напряжения, Па/с; - время нарастания напряжений, с; У0 - ордината неподвижной точки монолита, м; /? - угол АА1О (ВВ^,).

I

\| II 1 ___ о 1 1 1 1 ^- II 1 1 1 1 1 1 1 1 1 к

Р /V

Рисунок 4 - Схема взаимодействия опорных элементов уплотнителя с СМ

Разрежение монолита и разрыв произойдет в промежутке РКГ, так как в точках Р и N напряжение растяжения превысит его прочность <7р.

Для ограничения процессов насыщения зон разрежения атмосферным воздухом масса Мт и величина опорной поверхности уплотнителя должны находиться из условия

гоЕ,<-„гг а/ •<7' ^

в котором У=МщУп$/1тРт, согласно (6).

В границах условий (7) и (8), в зависимости от состояния СМ, можно определить массу уплотнителя по известной Бт или наоборот.

Тогда в период АВ, распределения СМ по объему хранилища, колея (Ьк) и межмостовые просветы (Ьм) должны проверяться по условию

2ГвНе&%

(9)

При этом скорость нарастания напряжений К должна соответствовать условию, исключающему погружение уплотнителя в рыхлую массу

У>-

а масса уплотнителя Мт удовлетворять требованию

мт <-

I

,Е1тРт(1 + с1ё/3

(П)

При переходе СМ в период ВС - упорядочения и СБ - уплотнения (рисунок 3), колея и межмостовые просветы могут быть увеличены, а рабочая скорость уплотнителя определится из (10) без ограничений.

В производственных условиях для выполнения требований (9...11) достаточно оснастить энергосредство общего назначения дополнительными опорными элементами.

Этот прием позволил уточнить технологические возможности серийных энергосредств, оснащенных дополнительными опорными элементами, решить задачу уплотнения пристенной зоны и эшелонирования усилий по ходу и поперек хода уплотнителя (рисунок 5).

---

г/

Рисунок 5 - Схема деформации пристенной зоны дополнительным боковьм элементом и поперечного эшелонирования опорных реакций

При жесткой связи бокового элемента с энергосредством условие удержания пристенного объема имеет вид

Ре-/о>5р-ар, (12)

где - коэффициент трения силосной массы о поверхность обода; - площадь сечения между двумя телами укладки; <Ур — сопротивление разрыву.

С учетом связи вертикальных ¿у и горизонтальных 8И деформаций для у = 0 и 0В = вг условие (12) запишется

/о

<в/

'2"

(13)

Пропорционально Рг и структуре опорной поверхности Ьк, Ь6 реакции в точках РА и Рв составят

Ж. 2

ьг

"2 1,

и образуют поперечный эшелонный ряд без изменения массы уплотнителя, который, при восстановлении тел укладки, обеспечит миграцию частиц в пристенную зону или, при необходимости, по всему поперечному сечению.

Эшелонирование по ходу уплотнителя обеспечивает миграцию частиц СМ, поступающей в хранилище, в рыхлые горизонты предыдущего слоя (рисунок 6).

Р, Р2 Р, Р2

ЧЛУ Ч&Х* т^-1

2Л2Г

1 - предыдущий слой; 2 - тела укладки верхнего уровня; 3 - тела укладки нижнего уровня; 4 - наращиваемый слой

Рисунок 6 - Схема переноса частиц в стыковую зону слоев

При этом подача СМ должна превышать суммарный объем вакансий, ограничивая образование пустот по условию:

(,=к 1=1 )

Ч> + -УТ-Р, (15)

где <7 - подача СМ в зону формирования, кг/с; — зоны вакансий преды-

дущего и последующего слоев, м2; к и 2 - число тел укладки, образуемых эшелонными опорными элементами.

Интенсифицировать процесс выравнивания плотности в стыковых зонах и сечении хранилища возможно смещением эшелонных реакций проходов в промежутки предыдущих, а также поперечными и, что более эффективно, диагональными проходами по рабочей поверхности хранилища.

Из геометрических и кинематических соображений время разовой обработки поверхности эшелонным уплотнителем Тр составит

(А + П)В

т =-

(16)

где А и В - размеры технологической поверхности, м; Я - ширина полос для маневра уплотнителя, м; 1Т — поперечная база, м; Ут - скорость уплотнителя, м/с; ?1Т, т]К, т]ы - коэффициенты использования опорной поверхности, времени смены и смещения.

Если Тр больше времени паузы, необходимо вводить в работу второй уплотнитель. Зная число циклов для достижения требуемого технологического результата, производительность мобильного уплотнителя массой Мг определится по формуле

(17)

Работа уплотнения СМ, в общем виде, за один цикл с учетом вертикальных и горизонтальных составляющих определится по зависимости

где р, - площадь рассеивания энергии под ¡-тым опорным элементом, м2; а, - рабочее напряжение под ¡-тым элементом, Па; Т, - сопротивление перекатыванию ¡-того элемента, Н; — полный путь уплотнителя за цикл работы, м.

В третьей главе изложена программа и методика экспериментальных исследований, сгруппированы исследуемые факторы, параметры и характеристики условий экспериментов и параметров процесса.

Фракционный состав, транспортная плотность, влажность, реологические свойства {Н, Е, к, п), отбор проб, тарировочные диаграммы определялись и проводились по ГОСТ 13496-80, общепринятым и дополненным методикам.

Для реализации методик использовалось оборудование агрохимической лаборатории академии, а также вновь разработанные приборы и инструментарий, в том числе оригинальных конструкций (рисунок 7).

а) б)

а) дренажер с системами для инъекций и индикаций; б) схема соединения дренажера с образцом монолита: 1 - подвижная линейка, 2 - визир, 3 — нагрузочная пластина; 4 - образец монолита; 5 - трубка инъектора; 6 - винтовой прижим; 7 - трубка индикатора; 8 - кронштейн контейнера; 9 - трехходовой кран; 10 - манометр; 11 и 13 - наружный и внутренний цилиндры; 12 — неподвижная линейка; 14 - атмосферный крап

Рисунок 7 - Дренажер и схема соединения с образцом силосной массы

Для проведения полевых исследований были изготовлены макеты мобильных уплотнителей на гусеничной и колесной базах (рисунок 8) - гусеничная база.

1 - передний каток; 2 — задний каток; 3 - боковой опорный элемент; 4,5 — передняя и задняя подвески

Рисунок 8 - Макет мобильного уплотнителя с эшелонируемой опорной поверхностью

Для тарировки гидросистемы, регистрации усилий использовался комплект оборудования и приборов измерительной лаборатории ГНУ ВНИПТИМЭСХ: датчики давления ДМП-250, нормирующий преобразователь, блок сопряжения, многоканальная плата аналогового и цифрового ввода / вывода ЛА-70М4. Плата устанавливалась в системный блок ПК через разъем JSU материнской платы. АЦП соответствовала параметрам ГОСТ 24736-81 «Преобразователи...» и ГОСТ 8.009-84 «Нормирование и использование метрологических характеристик». Цифровые ряды, полученные с помощью программы регистратора LA70 LAVP, версия 3.3 в формате MS EXSEL, использовались для статистической обработки.

Результаты эксперимента оценивались на тесноту связи. При ее достаточности принимались решения на аппроксимацию уравнениями регрессии с помощью стандартных статистик Microsoft Office - Microsoft EXCEL с последующей оценкой достоверности.

В четвертой главе изложены результаты экспериментальных исследований, дана оценка их достоверности и адекватности.

Установлено, что объем работ по распределению и уплотнению СМ в ГСХ в значительной степени определяется степенью измельчения и геометрическими параметрами частиц 1-3 (рисунок 1), а образуемые ими совокупности изменяют свои свойства в граничных условиях.

Экспериментальное определение геометрических характеристик частиц СМ н построенный в реальном диапазоне пористости W график ее состояния в граничных условиях (рисунок 9) позволил выделить два уровня приближения: распределения (рисунок 1) W > 0,357 — частицы занимают преобладающее го-

ризонтальное положение (АВ рисунок 3) структура «б»; упорядочения (0,375>АУ>0,094) - частицы ориентируются в горизонтальной плоскости (период ВС рисунок 3), приближаясь к структуре «а» (рисунок 1), в том числе мигрируют в менее уплотненные зоны.

1,0 0,8

0,6 0,4 0,2

V,

к |\ -ЬчЛ- лаг л б

а ек

-- \] \ 0,094 ~~1 н

I

роосо

ОЛЮ

0,2

0,4 0,6 0,8 1,0

а - пористость плотной параллельной укладки; б — пористость плотной перекрестной укладки; V// — пористость СМ из /-частичек — рыхлое состояние; а =10° - пористость СМ из /-частичек в процессе их распределения

Рисунок 9 — Расчетные характеристики пористости СМ из частичек

различной геометрии и ориентации в граничных условиях

Пространство между структурами «б» и «а» - перспектива упорядочения. Переход от распределения к упорядочению после каждого нагружения приводит к изменению УВС силосной массы (рисунок 10 и 11).

Н, Е, Па

45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000

5

у = 379С 20)Г - 95 И22х + 4 26190

^ = 0, Э885

)6х - 8Е- ■06х + 2Е ■06 Р*" 1 ыц

^ = 0,962

У/

0,49 0,5 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56

-Полиномиальный (Е=1{Щ-Полиномиальный (Н4(\Л/))

Рисунок 10 - Изменение УВС силосной массы в граничных условиях

при начальной транспортной плотности р=280 кг/м3, ^^=(0,56-0,49)

Рисунок 11 - Изменение УВС образца силосной массы при повторном испытании с суточным перерывом (р=310 кг/м3), W=(0,43-0,3 5)

Таким образом, УВС силосной массы, находящейся в граничных условиях, могут быть рассчитаны по полиномиальным зависимостям

H=1373,9W2-1350,2W+-343,89, Е=181 l,7W2-1661,3W+394,84,- -<19)

с коэффициентами корреляции H = fH(w)~ 0,99257; E = fE(W)~ 0,98220; р = fp(W)~0,99996 в диапазоне плотностей от 280 до 550 кг/м3 с интервалом в 1-3 суток, что позволило определить плотность СМ как функцию пористости по зависимости (1) в процессе ее формирования (рисунок 12 и 13) по времени истечения заданного объема воздуха V0 в зону измерения.

Рисунок 12 - Рабочая область времени инъекций в координатах (2,, W)

В силу многофакторной аналитической зависимости (1) времени истечения г от 4>4/ ",№;Р/У, , в рабочем диапазоне состояний силосной массы, находящейся в граничных условиях, определены коэффициенты корреляции: г от е.у.р^у, в пределах 0,89956 - 0,97939.

Теоретическая зависимость (1) адекватно с вероятностью 0,95 описывает процесс истечения во всем рабочем диапазоне изменения IV (/^=9,277 и ^=1,266).

Графически алгоритм определения плотности СМ в процессе уплотнения представлен двумя зависимостями (рисунок 13).

Для обеих функций г и р, аргументом является пористость Ш. Определив величину времени инъекции аналитически или измерив ее экспериментально, необходимо перейти на график функции р/ = /(IV) по вертикали, и найти искомую плотность на левой оси ординат.

Рисунок 13 - К методике определения плотности силосной массы в процессе уплотнения

Теоретическая зависимость z=f(W) адекватно, с вероятностью 0,95, описывает процесс изменения р, от Ж в диапазоне упорядочения 280-550 кг/м3 (^ =1,463, Рг =2,484)

Сравнение характера изменения величины остаточной деформаций для циклов 4; 6; 8; и 10 с в производственных условиях и по теоретической зависимости (2) (рисунок 14) подтвердило их нахождение в полосе изменения Н и Е структур 7 и 8 (рисунок 1).

Для поддержания высокого темпа уплотнения по несущей поверхности слоя, необходимо увеличивать а и ? зависимости (2;8;9) путем эшелонирования опорных реакций до значений, обеспечивающих пересечение у0 стыковых зон между суточными слоями, контролируя глубину деформации индикаторами.

Уплотнение многослойной структуры силосной массы эшелонной опорной поверхностью (рисунок 15) позволило уточнить технологические характеристики мобильных уплотнителей и схемы эшелонирования по их ходу (рисунок 15).

А1,мм

1

в 4 ♦ V 3

\ ч \ 1 __— .— у

< ^ \ ^^^^ V * ^^ н 4 7

^ - 1, =мс, г -О, /

100

80

60

40

20

1,.с

10

12 3

14

16 4

1-2 - расчетные значения площади рассеивания по значениямНиЕ в период упорядочения; 3—4 — экспериментальные значения площади рассеивания Рисунок 14 - Графики теоретической и экспериментальной зависимостей площади петли «гистерезиса» и деформации СМ от времени цикла и числа проходов пт

»т

1,5

1.2

0,9

03

0,6

0,3

£ 0,3

0,2 0,1

2 4 6 8 10 12 14

число проходов

1-3 - графики абсолютных деформаций § соответственно: 1 - адаптер поднят; 2 - нарастающее эшелонирование; 3 - убывающее эшелонирование; 4-6 - соответствующие относительные деформации е

Рисунок 15 — Технологические параметры мобильного уплотнителя при эшелонировании по ходу движения при постоянной массе агрегата Установлена постоянная величина отношений ординат точек графиков 6 и 5 к ординатам точек графика 7 равная 1,56...1,57 и 1,82...1,79 во всем диапазоне нагружений в пользу убывающей схемы, применение которой возможно

по устойчивой несущей поверхности. Нарастающую схему можно применять без ограничений на самых малых скоростях и во всем диапазоне Ь и (V.

Величины этих отношений находятся в промежутке между расчетными значениями (£/=3/1) для второго шага гусеничного движителя (£/=1/1) — базового. Полученный эффект продольного эшелонирования был распространен на пристенную зону с удержанием ее боковым опорным элементом (12) с образованием поперечного эшелонного ряда зависимости (12, 13 и 14).

За 5 проходов от середины хранилища к краям со смещением на половину колеи уровень монолита у стены превысил средний на 50 ±5 мм, а плотность на 70 кг/м . Прирост плотности у стены составил 12,6 %, на средние - 5,6% без поступления силосуемой массы с поля, что подтверждает предположение о смещении - миграции частиц вдоль эшелона.

Производительность уплотнителя определялась с учетом зависимости (17) при постоянной массе равной массе работающего параллельно бульдозера с балластом на задней навеске по двум способам заполнения - послойному и сменными клиньями. Расход топлива замеряли через 1; 3 и 5 часов работы. Результаты хронометража и измерений позволили установить величину коэффициента г/т, зависящего от схемы движения и расход топлива. Коэффициент г)т для послойного заполнения составил 0,72...0,85, для заполнения клиньями 77„,=0,67. Средняя скорость составила 0,77...0,91 м/с. Расход топлива экспериментального уплотнителя составил 13,11...14,11 кг/ч, контрольного -12,27... 13,07 кг/ч. При работе с адаптером расход топлива увеличился на 4,28...7,88 %, а эффект уплотнения за 12 проходов на 56,8...81,8 процента в зависимости от схемы эшелонирования. На стадии уплотнения (рисунок 1) применение адаптера обеспечило ровную плотную поверхность 3—4 прохода, а плотность СМ в контрольных точках составляла 590 ± 10 кг/м3.

Экспериментальное подтверждение теоретических зависимостей и технологических возможностей эшелонного мобильного уплотнителя позволили разработать методику инженерного расчета основных его параметров.

В пятой главе определена экономическая эффективность процесса уплотнения СМ, находящейся в граничных условиях, в горизонтальных силосохранилищах мобильным уплотнителем с эшелонной рабочей поверхностью в расчете на 1000т готового корма. Снижение издержек на производство достигается за счет сокращения времени работы уплотнителя на 25 часов за производственный цикл и составляет 9268 рублей. Годовой экономический эффект от комплекса факторов составил 24191 рублей и срок окупаемости дополнительных капиталовложений 0,85 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Силосная масса, находящаяся в граничных условиях, состоит из частичек с геометрическими параметрами 0 < Ь < 1 ? способных при эшелонном на-гружении мигрировать в зоны разрежения, формировать совокупности с различной пористостью, плотностью, упругостью и вязкостью взаимосвязанными между собой зависимостями (1 и 19) в широких пределах: пористость №=0,7...0,094; плотность р=210...650 кг/м3; мгновенный модуль упругости Я=9,7...42 кПа; длительный модуль упругости Е=7,5...22 кПа; вязкость /Ь=0,9...2,7 мПа-с.

2. Теоретические предпосылки совершенствования процесса уплотнения силосной массы в граничных условиях, на основе принятой физической модели, позволили установить зависимости для определения параметров опорной поверхности (9), рабочей скорости (10), массы уплотнителя (11), сформулировать условия миграции частиц в пристенные (13) и стыковые (15) зоны, получившие экспериментальное подтверждение в лабораторных и полевых условиях.

3. Предложенные методики и устройства для определения плотности силосной массы в объеме хранилища по АС№1813354 и глубины вертикальных деформаций обеспечивают контроль параметров в диапазоне р=210...650 кг/м3 и ^01=0,8...2,15 м, выбор коэффициентов эшелонирования: продольного кпр-2,1.. .4 и поперечного кпп=8... 12 по патенту РФ №2226338.

4. Для контроля состояния силосной массы,- находящейся в граничных условиях в горизонтальных силосохранилищах, миграции частиц, ее составляющих, в стыковые и пристенные зоны в середину каждого суточного слоя необходимо заложить не менее 3 дренажных систем, в суточном прикладе по одной в каждом 0,8...1,0 метровом слое со смещением на 1,5...2 м к предыдущему активному пандусу.

5. Сравнительная оценка эшелонного и базового уплотнителей при их параллельной работе в производственных условиях показала опережающее нарастание деформации при продольном эшелонировании в 1,56... 1,82 раза, при-по-перечном в 1,48 раза. Приращения плотности в пристенной зоне, по сравнению с приращением в середине хранилища, составило 48,2%, что подтвердило уточненные технологические характеристики эшелонных уплотнителей.

6. Полученные теоретические и экспериментальные зависимости взаимосвязи свойств силосной массы, находящейся в граничных условиях, и параметров эшелонного уплотнителя, достоверно подтвержденные экспериментально, послужили основой для методики инженерного расчета его основных параметров.

Распределения: р=280...310 кг/м3; о=20...25 кПа;

На стадиях >

£„=1,4... 1,7 м; кпр=3...4; кпп= 10... 12. Упорядочения: р=310...550 кг/м3; о=40...50 кПа;

¿„=1,1... 1,2 м; к„р=2...2,5; к„„=6...8. Уплотнения: р>550 кг/м3; о=55...61 кПа;

£„=0,9...1,1 м; &„р=1,8...2,1; ¿„„-неактуален. 7. Уплотнение силосной массы эшелонным уплотнителем позволило за счет уменьшения времени на производственный цикл сократить эксплуатационные затраты на 9268 рублей, снизить потери корма на сумму 19274 рублей и, в расчете на 1000 тонн готового корма в условиях базового хозяйства, получить совокупный экономический эффект 24191 рублей. Срок окупаемости затрат на модернизацию уплотнителя на гусеничной базе составил 0,85 года.

По теме диссертации опубликованы следующие научные работы:

1. Гуриненко Л.А. Формирование упорядоченных кормовых монолитов (энергетическая версия) / А М. Семенихин, Л.А. Гуриненко // Азово-Черноморская государственная агро-инженерная академия. - Зерноград, 1997. - 13с. - Библ.8 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ, 16.05.97; №1636-В97

2. Гуриненко JI.A. Силосный монолит как объект моделирования в процессе уплотнения /A.M. Семенихин, JI.A. Гуриненко// Материалы научной конференции. - Зерноград, -1999.-с.100-102

3. Гуриненко JI.A. Совершенствование формирования и уплотнения силосных монолитов / A.M. Семенихин, A.B. Семенихин, Е.Е. Загоруйко и др. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2000. - №5 - с.35-37.

4. Гуриненко JI.A. Определение пористости стебельных кормовых монолитов / Л.А. Гуриненко, A.B. Семенихин, A.M. Семенихин и др. // Технология и механизация животноводства. - Зерноград, 2002. - Вып. 1. - с.58-60.

5. Гуриненко Л.А. Оценка эффективности уплотнения кормовых монолитов / А.М. Семенихин, A.B. Семенихин, Е.Е. Загоруйко // Механика дискретных сред. - Зерноград, 2002. -с.38-43.

6. Гуриненко Л.А. Геометрическая модель процесса уплотнения силосных монолитов многоопорными поверхностями / A.B. Семенихин, JI.A. Гуриненко // Совершенствование процессов и технических средств в АПК. - Зерноград, 2003. - Вып.5. - с.139-142.

7. Гуриненко Л.А. Мобильный уплотнитель стебельных монолитов / Л.А. Гуриненко // Научная молодежь - агропромышленному комплексу. - Зерноград, 2003. - с. 112-116.

8. Гуриненко Л.А. Технические аспекты технологии силосования / A.M. Семенихин, Л.А. Гуриненко, A.B. Семенихин // Стратегия развития АПК: технологии, экономика, переработка, управление: Матер. Междунар. науч.-практ. конф., 2-6 февраля 2004г. -пос. Персиановский, 2004.-Т.П.-с.127-128.

9. Гуриненко Л.А. Деформация монолитов горизонтальных силосохранилищ / Л.А. Гуриненко, Е.Е. Загоруйко, A.M. Семенихин // Известия высших учебных заведений СевероКавказский регион Процессы и машины агроинженерных систем. Приложение 1. - 2004. -с.59-63.

10. Гуриненко Л.А. Технические решение для уплотнения силоса в ГСХ / A.B. Семенихин, Л.А. Гуриненко // Технология и механизация животноводства. - Зерноград, 2004. -Вып.2. - с.92-94.

11. С1 2226338 RU7A01 F25/16/ Трамбовщик силоса / A.M. Семенихин, Е.Е. Загоруйко, Л.А. Гуриненко, A.B. Семенихин (Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия). - №2002108159/12; Заявл.01.04.2002 // Изобретения. Полезные модели. - 2004. -№10.-4. Ш.-С.443.

12. Гуриненко Л.А. Пространственная модель деформирования упруго-вязких систем / A.B. Семенихин, Л.А. Гуриненко// Обоснование и разработка адаптивных технологий и технических средств для животноводства. — Зерноград, 2004. - с.117-125

13. Гуриненко Л.А. Анализ интегральных характеристик уплотнения силосных монолитов / Л.А. Гуриненко // Технология и механизация животноводства. - Зерноград, 2005. — Вып.З. с.34-39.

14. Гуриненко Л.А. О механизме рассеивания энергии уплотнения кормовых монолитов / A.M. Семенихин, Л.А. Гуриненко, Е.Е. Загоруйко // Технология и механизация животноводства. - Зерноград, 2005. - Вып.З. с.97-102.

15. Гуриненко Л.А. Интенсификация процесса уплотнения силосуемой массы эшелонными трамбовщиками / А.М. Семенихин, A.B. Семенихин, Л.А. Гуриненко // Труды Таврической государственной агротехнической академии. — Мелитополь, - 2005. - Вып.34. с. 16-24.

ЛР 65-13 от 15.02.99. Формат 60x84/16 Подписано в печать 06.04.2007 г. Уч.-изд. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 152.

РИО ФГОУ ВПО АЧГАА

347740, г. Зерноград Ростовской области, ул. Советская, 15.

Введение.

1 Состояние вопроса. Задачи исследования.

1.1 Хранилища силоса и сенажа.

1.2 Условия получения классных силосованных кормов.

1.3 Анализ теории процессов уплотнения растительных материалов.

1.4 Контроль параметров в процессе формирования силосной массы.

1.5 Цель и задачи исследования.

2 Теоретические предпосылки совершенствования процесса уплотнения силосной массы.

2.1 Обоснование физической модели силосной массы, находящейся в граничных условиях.

2.2 Изменение свойств силосной массы при периодических нагружениях.

2.3 Определение пористости силосной массы в процессе уплотнения.

2.4 Количественная оценка рассеивания энергии уплотнения в силосной массе.

2.5 Анализ интегральных зависимостей уплотнения силосной массы в горизонтальных силосохранилищах.

2.6 Технологические параметры мобильных уплотнителей.

2.7 Производительность и энергетика процесса уплотнения силосной массы мобильными уплотнителями.

Выводы.

3 Программа и методика экспериментальных исследований.

3.1 Исходные положения и программа исследования.

3.2 Методика определения параметров условий проведения экспериментов.

3.3 Методика определения плотности силосной массы в процессе уплотнения.

3.4 Методика полевого эксперимента.

3.5 Обработка результатов измерений.

4 Экспериментальные исследования процесса уплотнения силосной массы и анализ результатов.

4.1 Физико-механические и реологические свойства силосной массы.

4.2 Определение плотности силосной массы в процессе уплотнения.

4.3 Количественная оценка рассеивания энергии уплотнения и глубины распространения деформации в объеме хранилища.

4.4 Экспериментальная оценка технологических параметров мобильных уплотнителей.

4.5 Экспериментальная оценка процесса уплотнения пристенной зоны при поперечном эшелонировании.

4.6 Экспериментальное определение производительности и энергоемкости процесса уплотнения.

4.7 Методика инженерного расчета основных параметров и режима работы эшелонного уплотнителя.

Выводы.

5. Экономическая эффективность применения мобильного уплотнителя силосной массы с эшелонируемой поверхностью.

В структуре себестоимости животноводческой продукции корма стоят на первом месте. На их долю приходится 60.70% затрат, причем в валовом производстве кормов более 60% занимают объемистые корма растительного происхождения в виде сена, сенажа и силоса. При переводе поголовья крупного рогатого скота на круглогодовое однотипное кормление их доля и значение еще более возрастут, повысятся требования к технологиям производства, хранения и скармливания.

В этих условиях силосование, обеспечивающее заготовку максимума биологического урожая силосных культур в сжатые сроки с минимальными затратами, надежное хранение в горизонтальных хранилищах в течение года и более, создание переходящих запасов, приобретает приоритетное значение в решении задач одного из важнейших национальных проектов развития сельского хозяйства.

Изменение структуры отрасли животноводства, масштабов производства силосованных кормов особенно остро обозначили необходимость точного выполнения требований микробиологических и биохимических особенностей технологии техническими средствами для распределения, уплотнения и выгрузки, обеспечивающими минимальные неизбежные и устранимые потери, достигающие в физическом и качественном выражении 30 и более процентов.

В условиях производства реализация механизированных технологий заготовки силосованных кормов, их машинное обеспечение осуществляется энергосредствами общего назначения, массогабаритные и кинематические параметры которых остаются неизменными на уровне и в диапазоне технических характеристик. Оснащение энергосредств бульдозерными лопатами, ковшами, граблинами существенно повышает их адаптивность к требованиям технологии, однако время выполнения операций остается необоснованно продолжительным, а эффективность их выполнения неконтролируемой.

Исследованиями отечественных и зарубежных ученых, многолетней производственной практикой доказано, что важным условием решения этой задачи является применение технических средств, адаптированных к состоянию и свойствам силосуемого сырья от начала заполнения хранилища до наступления анаэробных условий и последующей герметизации монолитов.

Методологической основой для решения проблемы совершенствования процесса и технических средств уплотнения листостебельных монолитов являются работы:

- в области биологии и биохимии силосования Г. Краузе, В. Кирша, М.Д. Неша, П. Мак Дональда, А.Р. Хендерсона, В. Шмидта и Г. Веттерау,

A.A. Зубрилина, С.Я. Зафрена, Л.Г. Боярского;

- в области прессования, брикетирования и гранулирования кормовых средств растительного происхождения В.П. Горячкина, Е.М. Гутьяра, И.П. Безручкина, А.И. Нелюбова, позднее И.А. Долгова, В.И. Особова,

B.И. Фомина, Ю.Ф. Новикова, Т.К. Васильева, A.B. Голяновского, В.Ф. Некрашевича, В.И. Щербины и др.;

- в области формирования и уплотнения кормовых листостебельных монолитов в горизонтальных хранилищах П.Т. Колесникова, И.Я. Автомоно-ва, О.Г. Ангилеева, О.И. Детистовой, В.В. Красникова, М.А. Тищенко, В.Е. Парасоцкого, A.M. Семенихина и др.

Теоретической основой этих исследований являются фундаментальные работы в области механики систем, деформирующихся во времени и сплошных сред А.Ю. Ишлинского, Ю.Н. Роботнова, А.И. Губанова, А.Р. Ржаници-на, Л.И. Седова, в области сыпучих сред P.JL Зенкова, J1.B. Гячева, В.А. Богомягких и др.

Аналитический обзор выполненных исследований и теоретических положений, сформулированных применительно к процессам прессования, гранулирования, брикетирования и фракционирования растительного сырья показал:

- прямое их применение для описания процесса уплотнения силосуемой массы, находящейся в граничных условиях, в соответствии с требованиями технологии силосования не представляется возможным;

- требует обоснования физическая модель силосуемой массы в граничных условиях и, на ее основе, разработка теоретических предпосылок совершенствования процесса уплотнения больших объемов;

- параметры и режимы работы мобильных устройств для уплотнения силосуемой массы в горизонтальных хранилищах не могут быть определены по известным зависимостям;

- разработки способов технологического контроля параметров силосуемой массы и монолитов в процессе заполнения хранилищ находятся на уровне поисков технических решений, не имеющих достаточного теоретического обоснования и методического обеспечения, что позволило сформулировать научную гипотезу.

Снижение потерь кормовой ценности растительного сырья на биологически активных стадиях силосования, затрат на производство готового корма высокого качества в горизонтальных хранилищах может быть достигнуто за счет совершенствования процесса уплотнения силосной массы, находящейся в граничных условиях под действием периодических эшелонных нагружений мобильными средствами.

Цель исследования - разработка теоретических предпосылок совершенствования процесса уплотнения силосуемой массы, находящейся в граничных условиях, эшелонными опорными поверхностями мобильных уплотнителей в горизонтальных силосохранилищах.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

- обосновать физическую модель силосной массы, находящейся в граничных условиях;

- разработать теоретические предпосылки совершенствования процесса уплотнения силосной массы в горизонтальных хранилищах эшелонными периодическими нагружениями;

- обосновать основные параметры и режимы работы технического средства с эшелонной опорной поверхностью;

- разработать методику инженерного расчета мобильного уплотнителя.

Объект исследования - процесс уплотнения силосной массы, находящейся в граничных условиях, периодическими эшелонными нагружениями.

Предмет исследования - закономерности изменения свойств силосной массы и монолитов в процессе их формирования и уплотнения в граничных условиях горизонтальных силосохранилищ.

Результаты исследований изложены в диссертационной работе, состоящей из пяти глав основного текста.

В первой главе «Состояние вопроса. Задачи исследования» в результате аналитического обзора исследований, опытно-конструкторских разработок и передового опыта установлена актуальность темы, определены цель, объект и предмет исследования для получения новых научных результатов, необходимых для решения поставленных задач.

Во второй главе «Теоретические предпосылки совершенствования процесса уплотнения силосных монолитов» обоснована физическая модель силосной массы в граничных условиях и на ее основе разработаны теоретические предпосылки изменения ее свойств, рассмотрены пути повышения равномерности уплотнения в объеме хранилища, включая пристенные зоны. Дана количественная оценка рассеивания энергии, предложены зависимости для расчета производительности и энергоемкости процесса уплотнения. В выводах по главе сформулированы задачи экспериментальных исследований, необходимых для проверки теоретических предпосылок и характеристик объекта.

Третья глава «Программа и методика экспериментальных исследований» содержит дополнения к известным методикам, вновь разработанные методики, описание приборов, приспособлений и средств измерения, регистрации и обработки результатов, требования к макетам технических средств, компьютерную базу и программное обеспечение для статистической обработки, формализации, оценки достоверности и адекватности результатов.

Четвертая глава «Экспериментальное исследование процесса уплотнения и анализ результатов» содержит результаты выполнения программы исследований, представленные в виде таблиц, графиков зависимостей и взаимосвязей параметров процесса и технических средств, свойств силосной массы и монолитов, их анализ и решения задач, сформулированных в первой главе. Завершается глава методикой инженерного расчета основных параметров мобильного эшелонного уплотнителя и выводами.

В пятой главе «Экономическая эффективность результатов исследования» в соответствии с методическими рекомендациями определены показатели эффективности предлагаемого технологического процесса и эшелонированного мобильного уплотнителя в расчете на 1 ООО тонн готового силоса.

На защиту выносятся:

- основные допущения силосной массы, находящейся в граничных условиях горизонтальных силосохранилищ;

- теоретические предпосылки процесса уплотнения силосной массы, находящейся в граничных условиях, эшелонными периодическими нагруже-ниями;

- методика инженерного расчета технического средства для уплотнения силосной массы в граничных условиях и контроля ее состояния.

Научная новизна состоит в обосновании физической модели силосной массы, находящейся в граничных условиях, разработке теоретических предпосылок совершенствования процесса ее уплотнения в горизонтальных хранилищах и, на их основе, обоснование параметров и режимов работы технического средства с эшелонной опорной поверхностью.

Практическая ценность работы состоит в возможности использования ее результатов непосредственно в хозяйствах при заготовке сенажа и силоса в траншеях и курганах, в научно-исследовательских и опытно-конструкторских организациях при разработке технических средств для точных технологий, в учебном процессе при подготовке специалистов по направлению «Агроинженерия».

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Силосная масса, находящаяся в граничных условиях, состоит из частичек с геометрическими параметрами 0 < < 1 ? способных при эшелонном нагружении мигрировать в зоны разрежения, формировать совокупности с различной пористостью, плотностью, упругостью и вязкостью взаимосвязанными между собой зависимостями (2.6 и 2.8) в широких пределах: пористость \У=0,7.0,094; плотность р=210.650 кг/м3; мгновенный модуль упругости Н=9,7.42 кПа; длительный модуль упругости Е=7,5.22 кПа; вязкость к=0,9.2,7 мПа-с.

2. Теоретические предпосылки совершенствования процесса уплотнения силосной массы в граничных условиях, на основе принятой физической модели, позволили установить зависимости для определения параметров опорной поверхности (2.53), рабочей скорости (2.54 и 2.56), массы уплотнителя (2.55), сформулировать условия миграции частиц в пристенные (2.64) и стыковые (2.66) зоны, получившие экспериментальное подтверждение в лабораторных и полевых условиях.

3. Предложенные методики и устройства для определения плотности силосной массы в объеме хранилища по АС№1813354 и глубины вертикальных деформаций обеспечивают контроль параметров в диапазоне р=210.650 кг/м3 и д>01=0,8.2,15м, выбор коэффициентов эшелонирования: продольного кпр=2,1.4 и поперечного ^=8. 12 по патенту РФ №2226338.

4. Для контроля состояния силосной массы, находящейся в граничных условиях в горизонтальных силосохранилищах, миграции частиц, ее составляющих, в стыковые и пристенные зоны в середину каждого суточного слоя необходимо заложить не менее 3 дренажных систем, в суточном прикладе по одной в каждом 0,8.1,0 метровом слое со смещением на 1,5.2 м к предыдущему активному пандусу.

5. Сравнительная оценка эшелонного и базового уплотнителей при параллельной работе в производственных условиях показала опережающее нарастание деформации при продольном эшелонировании в 1,56. 1,82 раза, при поперечном в 1,48 раза. Приращения плотности в пристенной зоне, по сравнению с приращением в середине хранилища, составило 48,2%, что подтвердило уточненные технологические характеристики эшелонных уплотнителей.

6. Полученные теоретические и экспериментальные зависимости взаимосвязи свойств силосной массы, находящейся в граничных условиях, и параметров эшелонного уплотнителя, достоверно подтвержденные экспериментально, послужили основой для методики инженерного расчета его основных параметров:

Распределения: р=280. .310 кг/м3; о=20. .25 кПа;

LM=1,4. 1,7 м; кпр=3. .4; кпп=10. .12.

На стадиях J Упорядочения: р=310.550 кг/м3; о=40.50 кПа;

LM=1,1.1,2 м; кпр=2.2,5; кпп=6.8. Уплотнения: р>550кг/м3; о=55.61 кПа;

LM=0,9.1,1 м; knp=l,8.2,1; кпп-не актуален.

7. Уплотнение силосной массы эшелонным уплотнителем позволило за счет уменьшения времени на производственный цикл сократить эксплуатационные затраты на 9268 рублей и снизить потери корма на сумму 19274 руб. и, в расчете на 1000 тонн готового корма в условиях базового хозяйства, получить совокупный экономический эффект 24191 руб. Срок окупаемости затрат на модернизацию уплотнителя на гусеничной базе составил 0,85 года.

159

1. Edwards R.A., McDonald P. Fermentation of Silage-a Review / McCullough M.E. (ed.). Jowa: National Feed 1.gredients Association, 1978. -P.29.

2. Henry and Morrison. Feeds and Feeding. Milwaukee, New York, 1928.

3. Krause H. Die geshichtliche Entwiklung der Grunfutterkonservierung durch Einsäuerung. Diss. Jena 1826.

4. Muller M. Beitrag zu technologischen der Verdichtung von Siliergut und der Lagerung von Silage. Bornim, 1970.

5. Woolford M.K. The Silage Fermentation. Microbiology Series, V. 14. New York: Marcel Dekker, 1989.

6. AI 109379 СССР 45е. Устройство для трамбования силосуемой массы / П.Т. Колесников № 567751; Заявл. 27.02.57 // Бюллетень изобретений.-1957. № 10.-С. 72.

7. AI 1423047 СССР 4 01 F 25/16. Уплотнитель силоса / С.А. Белоконов, Е.Е. Загоруйко, В.Е. Парасоцкий и др. (Азово-Черномор. ин-т механизации сел. хоз-ва). № 4137954/30-15; Заявл. 22.10.86 // Открытия. Изобретения. - 1988. - № 34. - С. 11.

8. AI 1598914 СССР 5 А 01 F 25/16. Уплотнитель силоса / А.Е. Рыбченко, A.M. Семенихин (Азово-Черномор. ин-т механизации сел.хоз-ва). № 4414025/30-15; Заявл. 21.04.88 // Открытия. Изобретения. -1990.- №38.-С. 9.

9. А1 1702933 СССР 5 А 01 F 25/16.Уплотнитель силоса / Е.Е. Заго-руйко, В.Е. Парасоцкий, А.Е. Рыбченко, A.M. Семенихин (Азово-Черномор. ин-т механизации сел. хоз-ва). -№ 4649735/15; Заявл. 13.02.89 //Изобретения.-1992.-№ 1.-С. 11.

10. А1 1709979 СССР 5 А 23 КЗ/02. Способ уплотнения листосте-бельных кормов и устройство для его осуществления / О.Е. Пастухов, В.Е. Дзюба, А.Г. Ангилеев (Ставропольскийс.-х. институт). № 4794443/15; Заявл. 22.02.90 // Изобретения. - 1991. - № 5. - С. 9.

11. А1 1743464 СССР 5 А 01 25/16. Уплотнитель силоса / Е.Е. Загоруйко, А.Е. Рыбченко и A.M. Семенихин (Азово-Черномор. ин-т механизации сел. хоз-ва). № 4872613/15; Заявл. 11.10.90 // Изобретения.- 1992.-№24.

12. А1 1813354 RU 5 А 01 F 25/16. Способ уплотнения силосуемой массы. А.Е. Рыбченко, A.M. Семенихин (Азово-Черномор. ин-т механизации сел. хоз-ва). № 4923184/15; Заявл.24.01.91 // Изобретения. - 1993. -№ 17.-С. 9.

13. А1 292656 СССР А 01 f 25/04. Приспособление для определения скважности стебельных материалов в ворохе или скирде / О.Г. Ангилеев, К.К. Галаов. № 1380341/30-15; Заявл. 27.11.69 А Открытия. Изобретения.- 1971.-№ 5.-С. 19.

14. Авраменко П.С. Производство силосованных кормов / П.С. Авраменко, JI.M. Постовалова. Минск: Ураджай, 1984. - 110 с.

15. Автомонов И.Я. Исследование процесса уплотнения силосуемого материала и разработка методов расчета уплотнителей: Автореф. дис. .канд.техн.наук.-М., 1961.-21 с.

16. Алферов С.А. Закономерности при сжатии соломы / С.А. Алферов//Сельхозмашина. 1957.-№3,-С. 3-10.

17. Ангилеев О.Г. Определение уплотнений сена и соломы в скирде / О.Г. Ангилеев // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 1973. - № 10.-С. 36-37.

18. Ангилеев О.Г. Приусадебное силосохранилище // О.Г. Ангилеев, О.И. Детистова // Сельский механизатор. № 12. - 2002. - С.43-44.

19. Ангилеев О.Г. Разработка технологий и технических средств системной утилизации рабочей продукции растениеводства: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. Зерноград, 1995.-39 с.

20. Богомягких В.А. Теория и расчет бункеров для зерновых материалов / В.А. Богомягких, Ростов-на-Дону: Издательство РГУ, 1973 148 с.

21. Батищев В.Д. Горизонтальные хранилища и способы их заполнения / В.Д. Батищев //Сельское хозяйство за рубежом. 1981. - № 4. - С. 54-61.

22. Батищев В.Д. Исследование процессов распределения кормовой массы и формирования центрального выгрузного канала при загрузке се-нажных башен: Автореф. дис. канд. техн. наук. -М., 1976. 21 с.

23. Батищев В.Д. Механизация приготовления силоса и сенажа / В.Д. Батищев-М.: Россельхозиздат, 1983.-64 с.

24. Белоконов С.А. Расчет диаграмм уплотнения силосных монолитов / С.А. Белоконов, A.M. Семенихин // Проблемы комплексной механизации производства. Приготовления и раздачи кормов. Зерноград, 1984. -С. 85-90.

25. Белоконов С.А. Формирование слоев в упорядоченных силосных и сенажных монолитах / С.А. Белоконов, В.Е. Парасоцкий, А.Е. Рыбченко // Совершенствование технологических процессов и конструкций с.-х. машин. Краснодар, 1989. - С. 65-69.

26. Беспамятнов А.Д. Заготовка высококачественного силоса: Технология / А.Д. Беспамятнов // Кукуруза и сорго. 1986. - № 4. - С. 29-31.

27. Богданов Г.А. Сенаж и силос / Г.А. Богданов, O.E. Привало. М.: Россельхозиздат, 1983.-319 с.

28. Боровиков В.ГТ. STATISTICA: Искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов / В.П. Боровиков. СПб: Питер, 2001. - 656 с.

29. Боровиков В.П. STATISTICA: Статистический анализ и обработка данных в среде Windows / В.П. Боровиков, И.П. Боровиков. М.: ИИД Филинъ, 1997.-608 с.

30. Боровиков В.П. Популярное введение в программу STATISTICA / В.П. Боровиков. М.: КомпьютерПресс, 1998. - 267 с.

31. Боярский Л.Г. Зерносенаж основа повышения полноценного кормления скота / Л.Г. Боярский // Актуальные проблемы научного обеспечения увеличения произвордства, повышения качества кормов и эффективного их использования. - Краснодар, 2001. - С. 9-10.

32. Боярский Л.Г. Приготовление сенажа / Л.Г. Боярский. М.: Аг-ропромиздат, 1988. - 53 с. - (Корма - основа интенсификации животноводства).

33. Гатаулин A.M. Система прикладных статистико-математических методов обработки экспериментальных данных в сельском хозяйстве : В 2 Ч. / A.M. Гатаулин. Моск. с.-х. акад. им. К.А. Тимирязева. - М., 1992. -172 с.

34. Вайбах Ф. Потери питательных веществ при силосовании и пути их снижения / Ф. Вайбах // Международный сельскохозяйственный журнал.-1970.-№ 1.-С. 8-9

35. Гончаров P.B. Табличный процессор MS EXCEL: Лабораторный практикум / P.B. Гончаров, O.B. Красильникова, М.Ф. Любимов. Ростов н/Д, 1998.-56 с.

36. ГОСТ 23637-90. Сенаж. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 8 с.

37. ГОСТ 23638-90. Силос из зеленых растений. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 9 с.

38. Гячев Л.В. Основы теории бункеров / Л.В. Гячев. Издат. Ново-сиб.Унив., 1992.-309 с.

39. Грунд М. Кормовых дел мастер из Бранденбурга / М. Грунд // Новое сельское хозяйство. 1999. - № 1. - С. 60-64.

40. Гуриненко Л.А. Деформация монолитов горизонтальных силосохранилищ / Л.А. Гуриненко, Е.Е. Загоруйко, A.M. Семенихин // Изв. вузов Сев.-Кавк. Регион. Технические науки. 2004. - С. 59-63. - (Приложение № 1).

41. Гуриненко Л.А. Повышение равномерности уплотнения суточного слоя силоса в траншее / Л.А. Гуриненко // Научная молодежь агропромышленному комплексу. - Зерноград, 2003. - С. 112-116.

42. Долгов И.А. Математические методы в земледельческой механике / И.А. Долгов, Г.К. Васильев. М.: Машиностроение, 1967. - 204 с.

43. Завражнов А.И. Механизация приготовления и хранения кормов / А.И. Завражнов, Д.И. Николаев. М.: Агропромиздат, 1990 - 336 с.

44. Зафрен С.Я. Технология приготовления кормов: Справочник / С.Я. Зафрен. -М.: Колос, 1977.-230 с.

45. Зубрилин A.A. Силосование и технология кормов / A.A. Зубрилин. М.: Колос, 1977. - 64 с.

46. Иоффе В. Влияние степени измельчения травы на качество сенажа / В. Иоффе, J1. Гольцблат, П. Колодич // Животноводство. 1980. - № 6.-С. 42-43.

47. Карпенко В.Д. Уплотнение силосуемой массы тракторами / В.Д. Карпенко // Механизация и электрификация соц. сел. хоз-ва. 1974. - № 7. - С. 11-12.

48. Карпенко В.Д. Получение измельченного силоса высокого качества / В.Д. Карпенко // Кормопроизводство. 2000. - № 11. - С. 29-31.

49. Кирш В. Холодное силосование: Пер. с нем. / В.Кирш, Г. Гиль-дебранд. М.: Гос. изд-во с.-х. и колхозно-кооператив. лит-ры, 1932. - 264 с.

50. Коваленко В.П. Промышленное производство молока и свинины в Дании / В.П. Коваленко, И.Г. Лысых. Краснодар: Советская Кубань, 2005.-354 с.

51. Колесников П.Т. Исследование процесса уплотнения силосуемой массы и расчет параметров уплотнителей: Автореф. дис. . канд. техн. наук.-М., 1960.-21 с.

52. Колесников П.Т. Технологические свойства силосуемой массы применительно к расчету уплотнителей / П.Т. Колесников // Тр. ВИС-ХОМ. 1963. - Вып. 41. - С. 45-78.

53. Кормановский Л.П. Механико-технологические основы точных технологий приготовления и раздачи кормосмесей крупному рогатому скоту многофункциональными агрегатами / Л.П. Кармановский, М.А. Ти-щенко. М.: Рос. акад. с.-х. наук, 2002. - 344 с.

54. Мак-Дональд П. Биохимия силоса: Пер. с англ. Н.М. Спичкина; Под ред. и предисл. К.И. Каменской. М.: Агропромиздат, 1985. - 272 с.

55. Мельников C.B. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / C.B. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин. Л.: Колос, 1980. - 168 с.

56. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники / Министерство сельского хозяйства и продовольствия РФ. М.: 1998. - 219 с.

57. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. Нормативно-справочный материал.- М.: ГОСНИТИ, 1998. 251 с.

58. Методические указания по силосованию зеленой люцерны с помощью ферментного препарата целловиридина и скармливание её животным / Под ред. В.М. Бегрина и др. Ташкент: МСХ УзССР, 1982. - 11 с.

59. Морозов Н.М. Приоритетные направления механизации и автоматизации животноводства / Н.М. Морозов // Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России (Материалы науч.-прак. конф., Москва-ВИМ, 15-16 октября 1997).-М., 1998. С.51-62.

60. Наземные силосохранилища // Сельское строительство. 1998. -№ 2. - С. 24.

61. Новичихин В.А. Деформация опорными поверхностями сжимаемой среды / В.А. Новочихин. Минск: Высшая школа, 1964. - 175 с.

62. Нормативно-справочный материал для экономической оценки сельскохозяйственной техники (Справочное приложение к ГОСТ 23728-79- 23730-79 «Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки»), М.: ЦНИИТЭИ, 1980. -297 с.

63. Нэш М.Д. Консервирование и хранение сельскохозяйственных продуктов: Справочная книга; Пер. с англ. / М.Д. Нэш. М.: Колос, 1981. -311 с.

64. ОАО «Крестьянский дом» представляет новую агротехнологию закладки сенажа и силоса в длинные пленочные мешки: Проспект ОАО «Крестьянский дом». Пермь, 2001. - 4 с.

65. Общесоюзные нормы технологического проектирования хранилищ для силоса и сенажа. ОНТП7-85. М.: Госстройиздат, 1986.

66. Операционная технология производства кормов / Сост. К.С. Орманджи, Г.И. Барабаш. -М.: Россельхозиздат, 1981. -319 с.

67. Особов В.И. Машины и оборудование для уплотнения сено-соломистых материалов / В.И. Особов, Г.К. Васильев, A.B. Голяновский. -М.: Машиностроение, 1974. 232 с.

68. ОСТ 10202-97. Силос из зеленных растений. Технические условия. М.: МСХ и ПРФ, 1998. - 46 с.

69. Панов Д.Ю. Теория упругого последействия при периодической нагрузке / Д.Ю. Панов // Прикладная математика и механика. 1946. -Т. X, № 5-6.

70. Парасоцкий В.Е. Совершенствование технологического процесса заполнения горизонтальных силосохранилищ: Дис. . канд. техн. наук. -Зерноград, 1991,- 145 л.

71. Парасоцкий В.Е. Совершенствование технологического процесса заполнения горизонтальных силосохранилищ: Автореф. . дис. канд. техн. наук. Зерноград, 1991. - 18 с.

72. Писаренко Г.С. Колебания кинематически возбуждаемых механических систем с учетом диссипации энергии / Г.С. Писаренко, O.E. Бо-гинич. Киев.: Наук. Думка, 1981. -218 с.

73. Ржаницын А.Р. Некоторые вопросы механики систем, деформирующихся во времени / А.Р. Ржаницын. M.-JL: Гостехиздат, 1949. - 252 с.

74. Механико-технологический основы блочно-порционной выемки консервированных кормов из траншейных хранилищ / А.Г. Рыбалко, И.М. Павлов; ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». Саратов, 2004. - 268 с.

75. Сабсай В.Д. Определение плотности и упругости кормов в хранилищах / В.Д. Сабсай, A.B. Киселев // Техника в сельском хозяйстве. -1986.-№8.-С. 32-33.

76. Салганик Р.Л. Механика тел с большим числом трещин / P.JI. Солчаник // Изв. АН СССР. Механика твердого тела. 1973. - № 4. - С. 149-158.

77. Семенихин A.B. Обоснование параметров и режима работы мобильного уплотнителя силосной массы: Автореф. дис. . канд. техн. наук.- Зерноград, 2006. 19 с.

78. Семенихин A.M. К обоснованию параметров экспериментального трамбовщика / A.M. Семенихин, Е.Е. Загоруйко, В.П. Стальной // Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Зерноград, 1999.- С. 89-94.

79. Семенихин A.M. Механико-технологические основы процессов и технических средств производства силоса в горизонтальных хранилищах: Автореф. дис. д-ра техн. наук. Зерноград, 1998. - 44 с.

80. Семенихин A.M. Силосный монолит как объект моделирования в процессе уплотнения / A.M. Семенихин, JI.A. Гуриненко // Материалы научной конференции. Зерноград, 1999. - С. 62-63.

81. Совершенствование формирования и уплотнения силосных монолитов / A.M. Семенихин, Е.Е. Загоруйко, В.П. Стальной, JI.A. Гуриненко, A.B. Семенихин // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 2000. - № 5. - С. 35-37.

82. Формирование упорядоченных кормовых монолитов (энергетическая версия) / Семенихин A.M., Загоруйко Е.Е., Гуриненко JI.A. и др.;

83. Азово-Черномор. гос. агроинж. акад. Зерноград, 1997. - Деп. 16.05.97, № 1636-В97.

84. Заготовка и приготовление кормов в Нечерноземье: Справочник / B.C. Сечкин, JT.A. Сулима, В.П. Белов и др. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1988.-480 с.

85. Симонов Н.М. Исследование электроактивированного консерванта при заготовке кукурузного силоса / Н.М. Симонов, A.M. Семенихин, H.H. Шеповалова // Технология и механизация животноводства. Зерно-град, 2002. - Вып. 1. - С. 60-62.

86. Тенденция развития сельскохозяйственной техники за рубежом. (По материалам Международной выставки «Agritechnika 2003» г. Ганновер, Германия, 9-11 ноября). - М.: ФГНУ Росинформагротех, 2004. - 114 с.

87. Теппер Е.З. Практикум по микробиологии / Е.З. Теппер, В.К. Шильникова, Г.В. Переверзева. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1993.- 174 с.

88. Техническое описание и инструкция по эксплуатации многофункциональной платы аналогового и цифрового ввода/вывода JIA-70M4. М.: ЗАО «Руднев-Шиляев», 1998. - 57 с.

89. Технология уборки, консервирования и хранения кормов: Сб. статей; Пер. с чешского / Под ред. И. Блажека. М.: Агропромиздат, 1985. -144 с.

90. Типовые нормы выработки и расхода топлива на сельскохозяйственные механизированные работы. Ч. I. М.: Роснисагропром, 2002. - 290 с.

91. Типовые нормы выработки и расхода топлива на сельскохозяйственные механизированные работы. Ч. II М.: Роснисагропром, 2002. - 280 с.

92. Типовые нормы выработки и расхода топлива на тракторно-транспортные работы в сельском хозяйстве. 6-е изд. - М.: «Агровест-ник» АМБ-агро, 2000. - 148 с.

93. Уотсоп С.-Дж. Приготовление и использование сена и силоса: Пер с англ. / С.-Дж. Уотсон, М. Дж. Нэш. М.: Колос, 1964. - 664 с.

94. Усанкин Н.С. Стандарт на технологический процесс уплотнения силоса / Н.С. Усанкин, Е.Т. Рыбин // Кормопроизводство. 1985. - № 13. -С. 32-33.

95. Федоров В.В. Определение размеров силосных траншей / В.В. Федоров // Кормовые культуры. 1991. - № 2. - С. 44-46.

96. Филиппов Г.А. К исследованию прессования сено-соломистых материалов вальцовой парой / Г.А. Филиппов // Сборник науч. работ аспирантов (ЦНИИ механизации и электрификации сел. хоз-ва нечернозем, зоны СССР). Минск. - 1971. - С. 187-192.

97. Фомин В.И. Механико-технологические основы теории рабочих органов для влажного фракционирования зеленых кормов: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. Ростов н/Д, 1975.-42 с.

98. Черноиванов В.И. Проблемы машинных технологий сельскохозяйственного производства / В.И. Чериоиванов // Техника в сел. хоз-ве. -2002.-№5.-С. 3-6.

99. Физико-механические свойства растений, почв и удобрений: Методы исследования, приборы и характеристики. М.: Колос, 1970. - 442 с.

100. Физика среды обитания растений / Пер. с англ. A.M. Глобус. -JL: Гидрометеорологическое издательство, 1968.-304 с.

101. Храпач Е.И. Теоретические и экспериментальные исследования технологических процессов и основных средств механизации заготовки, погрузки и раздачи стебельных кормов: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. -Волгоград, 1973.-43 с.

102. Шилейка Г.Л. Снижение потерь и эффективность использования силоса с ДММК при кормлении молочных коров: Автореф. дис. . канд. с.-х. наук. Елагва, 1991.-21 с.

103. Шмидт В. Производство силоса: Пер. с нем. Г.Н. Мирошниченко / В. Шмидт, Г. Веттерау; Под ред. и предисл. М.Т. Таранова. М.: Колос, 1975.-352 с.

104. Экономическая эффективность механизации с.-х. производства / A.B. Шпилько, В.И. Драгайцев, Н.М. Морозов и др.; Рос. акад. с.-х. наук. -М., 2001.-346 с.

105. Шюле В. Техническая термодинамика. Т. 1, кн. 1. Термодинамические основы тепловых двигателей. Учение о газах и общие основы термодинамики. М.-Л.: ОНТИ, 1935.-411 с.

106. Эркенов А.Ч. Исследование демпфирующих характеристик порошковых материалов / А.Ч. Эркенов // Изв. вузов Сев. Кавк. Регион. Технические науки. -2003. С. 134-137. - (Приложение № 5).

107. Эффективное использование кормов при производстве говядины / Н.А Яцко, В.К. Турин, Н.В. Кириенко и др. Минск: Хата, 2000. - 254 с.1. КИНЭЖ01ГИС1цш

108. Геометрия и форма частичек силосуемой массы (кукуруза; IV = 72.3%; «ДШ1-680»)

109. Исходные и рассматриваемые параметры Классы частиц, мм ъ020 20.40 40.60 60.80 >901 2 3 4 5 6 7

110. Частота, п 134 91 73 41 11 350

111. Массовая доля, % 18 27 31 15 9 160п,х1. 1340 2730 3650 2870 990 11580х/, 180 810 1550 1050 810 4400

112. Толщина, а,мм 3,4 5,9 9,5 13,2 14,2

113. Ширина, Ъ, мм 6,1 9,4 12,9 14,8 15,6ахЬ 20,74 55,46 122,55 195,36 221,52

114. Эквивалентный диаметр, йжв, мм 5,14 8,40 12,49 15,77 16,79

115. Геометрическая характеристика й . 1 ЭКв 11 0,51 0,28 0,24 0,22 0,18п =----= 33,1 мм;350 / 4400= — = 44,0 мм. /о 100

116. Примечание: частицы измельченных сопутствующих сорных растений из анализа исключались. Основной культуры 93,7%; подсолнечника-3,9% и сорной растительности 2,4%.