авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

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


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

«ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ЗАОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АГРОИНЖЕНЕРИЯ Москва ...»

-- [ Страница 3 ] --

Рассматривается зерноочистительная машина с электроприводной схемой управления двигателем в «синусном» режиме: одна фаза двигателя питается от сети промышленной частоты, а другая - от однофазного преобразователя частоты. В этом режиме двигатель может рассматриваться как источник синусоидального момента, изменяющегося с частотой, равной разности частоты питающей сети и частоты на выходе однофазного преобразователя. Полный анализ работы приводов проведен с использованием моделей, составленных в среде MATLAB.

При моделирование процессов в зерноочистительной машине преследовалась цель доказать, что при ударах поддона возникают условия для продолжения движения. Было учтено два вида ударов: наличие ударов об элементы конструкции, необходимые по технологии при сепарации зерновой смеси, и удары фракции зерна о кромки решета. Представлена модель с учетом ударов (1).

dw M под - M реш - M т sign(w1 - w 3 ) = J i M дв dt i (j1 ) dj =w dt dj = w3 (1) dt dw M т sign (w1 - w 3 ) - m3 g sin j 3 r = J dt M n = k тр (w 3 r m3 + | m3 g cosj |) r В результате моделирования получена зависимость функции угла поворота решета, зерна и поддона от времени (рис.), где jп – угол поддона, jр –угол решета, jз – угол зерна:

0,2 jз jп jр 0, 0, 0, fi -0,05 1 121 241 361 481 601 721 841 961 -0, -0, -0, t Рис. Зависимость функций угла поворота решета, зерна и поддона от времени На данном графике видно, что угол поворота поддона меньше, чем угол поворота решета, как это было рассчитано во второй главе. В целом колебания решета, зерна и поддона достаточно стабильны, а решето отрабатывает свой угол. Зерно совершает постоянные колебания около решета, в результате чего и осуществляется сепарация. Возобновление движения скоростью противоположного знака происходит в результате удара поддона об ограничитель движения. В модели есть учет электромагнитных переходных процессов в однофазном двигателе, сочетаний значений коэффициентов трения, масс частей установки, начальных условий приводящих к его залипанию или другим нарушениям технологического процесса не выявлено.

УДК 62-83-52 ЛЬГОТЧИКОВ В.В.

АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЧАСТОТНЫМ ПРИВОДОМ УСТАНОВОК СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ Управляемость привода во многом определяет сложность, а следовательно, и надежность кинематических цепей механизмов сельскохозяйственного назначения: упрощение и повышение надежности работы кинематической цепи ведет к требованиям повышения управляемости и усложнению электрической части привода. Кинематическая цепь во многом определяет материалоемкость и габариты установки, а постоянное удешевление электронных узлов при улучшении их потребительских свойств, доступность для широкого использования контроллеров делает этот путь совершенствования привода перспективным. За базовый для построения эффективного привода принимается наиболее распространенный привод с асинхронным короткозамкнутым двигателем. Задача электропривода и системы управления в целом состоит в обеспечении эффективного управления исполнительным двигателем. В основу синтеза частотного привода положена теория вариационного исчисления.

Решение задачи оптимального управления в элементарных функциях возможно только для сравнительно простых объектов. Асинхронный двигатель представляет собой сложный и нелинейный объект. Поэтому для эффективного управления предлагается за базу принять привод с управлением по вектору потокосцепления ротора (Y2 ) двигателя. При этом соотношения получаются достаточно простые с двумя каналам регулирования: частоты тока ротора (или частоты питающего напряжения при известной частоте вращения двигателя) и модуля потосцепления. Задачу управления можно сделать ещё проще, если частотный преобразователь будет обладать свойствами источника тока.

Вспомогательный функционал (оптимизационный), для которого составляются уравнения Эйлера при поиске оптимального закона управления (изменения частоты тока ротора n 0 ), имеет вид:

T dn Y2 Y T J = Ldt = 2 (n 0 - n ) + l (t ) + k j m - 2 (n 0 - n ) + l0n dt, (1) dt 0 R2 R2 где t и T - текущее время и время цикла работы механизма;

R2 активное сопротивление ротора;

k j - коэффициент;

l (t ), l0 - переменный во времени и постоянный коэффициенты Лагранжа.

Переменный коэффициент Лагранжа стоит перед слагаемым в подынтегральном выражении, соответствующим уравнению связи (основному уравнению движения привода), которое, в свою очередь, кроме dn производной скорости и момента нагрузки ( m ), включает выражение dt для момента двигателя. Таким образом, при поиске оптимального управления оптимизируются потери в роторе и производительность (последнее слагаемое в правой части (1).

Для решения вариационной задачи необходимо составить систему уравнений Эйлера:

L L d - =0, y yi dt i где - система функций, определяющих координаты y i (t ) n электропривода (i = 1,2,..., n). В рассматриваемом случае i = 3 для частоты тока преобразователя, скорости и потока.

Особенностью предлагаемой системы управления является разбиение траектории движения привода на фрагменты (интервалы управления), где изменяющиеся параметры двигателя и нагрузки на текущем интервале управления принимаются постоянными и равными найденным из опыта управления на предыдущем интервале.

Система управления, компенсирующая внутренние перекрестные связи структуры асинхронного двигателя, даёт аналитические выражения, которые на каждом интервале управления позволяют определять параметры двигателя, меняющиеся с изменением частоты тока ротора. Основное уравнение движения является базой для определения статического момента сопротивления нагрузки по результатам движения на предыдущем интервале управления.

Таким образом, устраняется основной недостаток, присущий терминальному принципу управления: необходимость знания объекта управления (его передаточной функции), и эффективно используется основное его преимущество: осуществление оптимального управления за счет активного формирования сигнала задания, а не с помощью регуляторов с фиксированной структурой.

УДК 62-83-52 ЛЬГОТЧИКОВ В.В.

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ЧАСТОТНОГО ПРИВОДА УСТАНОВОК СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ Для имитационного моделирования частотного векторного электропривода с терминальным принципом управления использована современная специализированная программа MATLAB и приложение к ней SIMULINK. Эти программы ориентированы на структурное моделирование с возможностью включения регуляторов, представленных аналитически в символьной форме. На рис. 1 с полной моделью введены обозначения: 1 – подсистема службы времени, формирующая дискретность в управлении;

2 – блок формирования массива переменных для идентификации объекта управления;

3, 4 – блоки идентификации нагрузки;

5 – блок определения коэффициентов Лагранжа оптимального управления (при обеспечении минимума потерь в роторе и максимума производительности);

6, 7 – блоки формирования частоты ротора;

8 – модель нагрузки (механизма со сложным и случайным характером нагрузки);

9, 12 – блоки имитации энергетических ограничений, присущих приводу;

10, 13 – модель двигателя и блок идентификации его параметров;

11 – блок расчета потерь скольжения;

14 – блок имитации эффекта «вытеснения тока».

Результаты моделирования показывают эффективность алгоритмов управления и идентификации. На рис. 2 показаны процессы слежения за скоростью задания, меняющейся по синусоидальному закону. Погрешность в слежении зависит только от интервала управления, который определяется производительностью процессорного блока привода с векторным управлением. Нагрузка носит реактивный характер и поэтому наблюдаются резкие выбросы частоты тока ротора в моменты перехода скорости движения механизма через ноль. На рис.2 введены обозначения: скорость заданная (n 2 ), скорость ротора (n ), частота тока ротора (n р ), момент двигателя в масштабе ( k j М ) и нагрузка ( m ) при интервале решения краевой задачи управления t 1 = 0.1 отн.ед. За базовые величины приняты номинальные параметры привода.

2 3 4 5 6 1 7 8 Рис.1. Имитационная модель частотного привода установок сельскохозяйственного назначения n2 nр m kj М n Рис 2. Переходные процессы в частотном электроприводе УДК 681.121.2/7 ПУГАЧ Е.Е.

МАЛИНОВСКИЙ А.Е.

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРОФИЛЯ СКОРОСТЕЙ НА ТОЧНОСТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАСХОДОМЕРА ДЛЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ Погрешность измерения электромагнитного расходомера зависит от чувствительности расходомера к распределению скоростей в потоке жидкости. При осевой симметрии потока для большинства применяемых расходомеров погрешности незначительны. При нарушении осевой симметрии профиля скоростей в канале расходомера точность измерений уменьшается и требуется применение особых конструкций расходомеров для сохранения точности.

В работе [1] рассматривается конструкция расходомера с осевым током. Построение расходомера по такой схеме предполагает слабую чувствительность к нарушению осевой симметрии потока. Стенки в таком расходомере служат электродами большой площади, и их проводимость во много раз превышает проводимость жидкости. Благодаря большой площади электродов достигается усредняющий эффект неоднородной ЭДС в жидкости. Если индукция магнитного поля изменяется по сечению трубы прямо пропорционально радиусу, то чувствительность расходомера абсолютно не зависит от распределения скорости. При создании магнитного поля пропусканием тока через центральный проводник индукция меняется обратно пропорционально радиусу и усредняющий эффект выражен менее значительно.

Для оценки показаний расходомера при различном профиле скоростей потока жидкости решалась система уравнений (индексы с и ж относятся к стенке и жидкости соответственно):

Dj ж = Brot v jж = s ж (-j ж + v B ) jc = -s cj c Dj = c Совместно с краевыми условиями на границах жидкость-стенка и стенка-воздух:

j ж j с s ж (- n + (v B )n ) = -s с n j ж j с = t t j с n = Для сравнения рассматривалось движение жидкости с постоянной скоростью потока и со скоростью линейно изменяющейся по сечению трубопровода, причем, в нижней полости трубы скорость потока принимала максимальное значение, а в верхней полости - минимальное.

Dj/Dj макс 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. Q/Qмакс 0. 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 а) б) Рис.

По результатам расчета были построены графики, изображенные на j = f ( x, y ) в рисунке. График (а) показывает распределение потенциала j макс сечении трубопровода, а на графике (б) отображена зависимость разности потенциалов на электродах от расхода жидкости, выраженные в Q Dj =f относительных единицах. Оба графика построены для Dj макс Qмакс потока жидкости с постоянной скоростью. При линейном распределении скорости потока графики практически совпадают с погрешностью менее 0,1%.

Таким образом, можно отметить, что при индукции обратно пропорциональной радиусу, сохраняется приемлемый усредняющий эффект и электромагнитный расходомер практически нечувствителен к профилю скоростей в канале, даже при отсутствии осевой симметрии потока.

Литература 1. Научные труды РГАЗУ (Агроинженерия). Принципы построения высокоточных расходомеров для жидких продуктов. М: РГАЗУ, 2002. С.70 73.

УДК 681.121.2/7 ПУГАЧ Е.Е.

МАЛИНОВСКИЙ А.Е.

ДВУХМЕРНАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАСХОДОМЕРА ДЛЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ Распределение гидродинамических и электромагнитных характеристик проводящей среды в канале электромагнитного расходомера определяется из решения полной системы уравнений магнитной гидродинамики. Точное решение такой системы практически неосуществимо, поэтому необходимо использовать различные упрощенные модели.

Построим двухмерную математическую модель электромагнитного расходомера для жидких сред, схема которого представлена на рисунке.

v B ж i i v Рис.

Жидкая немагнитная среда, проводимостью s ж, протекает со скоростью v по кольцевому элементу, образованному двумя стенками трубопроводов. Стенки трубопроводов выполнены из материала с высокой проводимостью s c. Радиальное магнитное поле c индукцией B в сечении расходомера создается при протекании тока i по центральному проводнику.

Пренебрегая поперечными размерами проводника и считая, что протяженность проводника много больше диаметра трубопровода, магнитная индукция в сечении трубы равна:

mi B= 0, 2p r где m 0 – магнитная постоянная;

i – ток в проводнике.

Будем считать, что явление самоиндукции не искажает распределение индуцированного тока и электрического поля. А также пренебрегая токами смещения:

E = -j ж, (1) div jж = 0, (2) divB = 0 (3) Если проводимость жидкости s ж изотропна, то плотность тока в жидкости подчиняется закону Ома:

jж = s ж (-j ж + v B ). (4) Из уравнений (1), (2) и (4) получаем основное уравнение электромагнитного расходомера:

Dj ж = div (v B ) = Brot v + vrotB. (5) Если индуцированные токи не меняют распределение магнитного поля в жидкости так что ( rotB = 0 ), то преобразуя уравнение (5):

Dj ж = Brot v. (6) К полученным уравнениям (4) и (6) для жидкости необходимо добавить уравнения в проводящих стенках трубопровода:

jc = -s cj c, (7) Dj c = 0. (8) На границе жидкости и стенки должны выполняться условия непрерывности нормальной составляющей плотности тока и касательной составляющей электрического поля:

j j s ж (- ж + (v B )n ) = -s с с, (9) n n j ж j с =. (10) t t А также на внешних стенках трубопровода:

j с =0 (11) n Таким образом, система уравнений (4), (6), (7), (8) вместе с граничными условиями (9), (10), (11) описывают работу рассматриваемого электромагнитного расходомера.

Построенная упрощенная модель позволяет при известном законе распределения магнитной индукции рассчитать распределение потенциала и тока в канале. Решение системы уравнений позволяет исследовать влияние на выходной сигнал расходомера различных профилей скоростей жидкости в канале.

УДК 532.5 КАРНАУХОВ И.Е.

КУЗЬМИН К.С.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГОМОГЕННОГО ПРОДУКТА ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКЕ ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ Устройство предназначено для удаления из пищевых отходов при приготовлении корма для сельскохозяйственных животных включений из черного металла и других посторонних предметов при высокой степени гомогенизации получаемой массы.

Данное устройство защищено патентом РФ на изобретение RU Бюлл. №11. Оно представляет собой корпус, внутри которого установлен перфорированный конический барабан с углом конусности 34-38. Размеры отверстий перфорации барабана уменьшаются по его высоте и составляют 2:1. Кроме того, устройство имеет магнитный сепаратор и питатель, который подает отходы на поверхность указанного сепаратора, отделяющего ферромагнитные частицы. При вращении барабана пищевые отходы, проходя под действием центробежных сил через перфорацию, дополнительно измельчаются, а посторонние включения перемещаются по образующей конического барабана к верхнему краю барабана и удаляются. Это позволяет повысить степень очистки отходов от непищевых включений, в том числе и имеющих ферромагнитную природу, а также получить высокую степень гомогенизации получаемого кормового компонента.

Отверстия перфорированного барабана могут быть выполнены круглыми или эллиптическими.

Над верхним основанием барабана установлены питатель и магнитный сепаратор в виде приводного барабана из немагнитного материала, внутри которого со стороны питателя смонтирован магнит в виде сегмента.

Привод барабана осуществляется ременной передачей через обгонную муфту, что значительно повышает эксплуатационную работу устройства.

Устройство работает следующим образом. Загружаемая питателем масса подается на вращающийся барабан магнитного сепаратора.

Ферромагнитные включения притягиваются к его поверхности магнитом и выносятся из общего потока. После прекращения действия магнита ферромагнитные включения сходят по лотку в приемный бункер. Очищенная от ферромагнитных включений масса поступает в перфорированный барабан, где и происходит отделение посторонних примесей.

Проведенные эксперименты показали, что при максимальных размерах отверстий в нижней части перфорированного барабана 60 мм и частоте вращения 400мин—1 получают наиболее гомогенный продукт при наибольшей степени очистки от непищевых отходов. Использование при этом магнитного сепаратора позволяет полностью исключить попадание ферромагнитных частиц в кормовой продукт.

УДК 631.223.6.014 КАРНАУХОВ И.Е.

ФОРСИРОВАНИЕ СУШКИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ Приготовление сухих кормов позволит значительно сократить транспортные расходы, повысить питательную ценность кормов при длительном хранении и создать запас. Наиболее энергоемким процессом в технологии производства сухих кормов является сушка.

Рассматривая сушку многокомпонентных материалов, необходимо связывать их с процессами, происходящими в сушильных установках. Сушку можно свести к двум основным явлениям: перемещение влаги из внутренних слоев материала к его поверхности и удаление влаги с поверхности массы, так как они, в основном, раскрывают механизм процесса.

При сушке влага, поступившая из внутренних слоев материала к его поверхности по образовавшимся капиллярам, при его соприкосновении с теплоносителем со свободной поверхности начинает испаряться. На основании вышеизложенного, интенсивность сушки зависит от скорости перемещения влаги внутри материала и скорости ее удаления с поверхности материала, т.е. скорости обезвоживания.

Форсировать сушку возможно различными способами и параметрами, воздействие которых на те или иные характеристики материала обеспечивали бы его номинальные технологические свойства при минимальных потерях питательных веществ и энергетических затратах.

Эксперименты, проведенные нами, показали высокую роль начального импульса, т.е. по существу, скорость сушки в начале процесса. Чтобы его эффективно использовать, не ухудшая качества материала, необходимо использовать прямоточные сушилки и наиболее эффективные способы предварительной подготовки многокомпонентной смеси к сушке. Первое это наиболее полное и равномерное измельчение с целью увеличения поверхности испарения и освобождения связанной влаги, находящейся в клетках материала. Измельчение пищевых отходов приводит к разрушению волокон, увеличению подвижности отдельных частиц материала и переходу связанной влаги в капиллярное состояние.

Снижение первоначальной влажности можно осуществить механическим обезвоживанием или смешиванием измельченной массы до сушки с торфом, т.е. высокопоглощающим влагу кормовым адсорбентом. В торфе содержатся гуминовые кислоты, витамины и минеральные вещества, обеспечивающие нормальную работу желудочно-кишечного тракта свиней.

Опыт в хозяйствах показал, торф можно добавлять в рацион до 0,6 кг в сутки на голову.

Кроме того, первоначальную влажность можно снизить путем выпаривания в специальном агрегате до сушки обработанными в сушилке дымовыми газами, т.е. рециркулятом. В этом случае рециркуляция дымовых газов позволит получить более мягкий режим сушки, более равномерное высушивание за счет подачи массы пористой структуры, предотвратить образование спекшихся комков и достичь экономии теплоты до 10% при одновременном снижении температуры теплоносителя. При подаче рециркулята непосредственно в теплогенератор экономии теплоты практически не наблюдается, т.к. рециркулят уносит с собой влагу из барабана и в теплогенераторе расходуется теплота на испарение влаги рециркулята.

Таким образом, с целью снижения расхода теплоты и топлива при сушке многокомпонентных влажных материалов необходимо проводить форсирование режимов сушки подготовкой материала к сушке.

УДК 621.867.33.001.24 КОЛПАКОВ А.П.

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ КОРМОТРАНСПОРТИРУЮЩИХ КОНВЕЙЕРОВ Кормотранспортирующие конвейеры (ленточные, цепные, винтовые, элеваторы) работают с переменной, а в некоторых случаях и с реверсируемой нагрузкой, поэтому к шпоночным соединениям должны предъявляться требования достаточной прочности, обеспечивающей их надежность за весь срок службы агрегата.

Выход из строя шпоночных соединений из-за перегрузки, например, в период пуска с полной нагрузкой, вызывает простой машины.

Призматические и сегментные шпонки испытывают напряжения среза и смятия, а клиновые только напряжения смятия.

В существующей литературе шпонки рассчитываются на то или иное напряжение и после расчета напряжение сопоставляется с допускаемым для заданного материала шпонки или ступицы.

При этом длина шпонки принимается ориентировочно и, если расчетное напряжение превышает допускаемое, увеличивается длина шпонки и производится перерасчет.

Между тем, при проектном расчете наиболее целесообразно сразу определить длину шпонки, приняв допускаемое напряжение по материалу шпонки, если ее твердость меньше материала ступицы.

Поперечное сечение шпонки стандартизировано в зависимости от диаметра вала и напряжения смятия и среза равновелики, т.е. можно расчет вести только по одному напряжению, например на смятие.

Формула для проектного расчета призматической шпонки 4T l= dh[ см ] где l - рабочая длина шпонки, мм;

T - крутящий момент, Н мм;

d - диаметр вала, мм;

h - высота шпонки, мм;

[s см ] - допускаемое напряжение на смятие, МПа.

Сегментная шпонка рассчитывается аналогично с учетом высоты шпонки в ступице 2T l= dk [s см ] где k - высота шпонки в ступице, мм.

Клиновая шпонка рассчитывается на смятие верхней и нижней граней, т.к. ее изготавливают уклоном 1:100 и запрессовывают в шпоночный паз.

При этом напряжение смятия распределяются равномерно.

Приложение крутящего момента вызывает перераспределение напряжения смятия и для расчета принимается случай, когда на одной кромке напряжение смятия равно 0, а на другой – максимальное.

Формула для определения длины клиновой шпонки имеет вид T l= b b[s см ] fd + где b - ширина шпонки, мм;

f - коэффициент трения (сталь по стали или чугуну 0,15).

Длины шпонок стандартизированы и после проведения расчета принимается большее значение по ряду, что идет в запас прочности.

УДК 637.116.2 АББАСОВ С.Г.

СТИМУЛЯЦИЯ МОЛОКООТДАЧИ КОРОВ ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ Необходимость стимуляции молокоотдачи обусловлена требованиями сохранения продуктивности коров, которая при одинаковых условиях кормления и содержания тем выше, чем полнее опорожняется вымя коровы во время дойки. Степень опорожнения вымени зависит от качества рефлекса молокоотдачи, без которого большая и наиболее ценная альвеолярная порция молока вообще не может быть вызвана действием доильных стимулов.

В практике машинного доения недостаточная стимуляция рефлекса молокоотдачи приводят к снижению продуктивности многих коров.

Опытные доярки, стимулируя молокоотдачу подмыванием вымени теплой водой и массажем, добиваются хорошего припуска коровой альвеолярной порции молока и постепенного раз от разу повышают удой и жирность молока.

В связи с вышеизложенным, возникла необходимость создания такой доильной машины, которая могла бы выполнять не только узкую функцию удаления молока из вымени, но и вызывать полноценный рефлекс молокоотдачи.

Под руководством д.т.н. Королева В.Ф. и с нашим участием были предложены способы механической стимуляции молокоотдачи, в некоторой степени основанные на подражании подталкиванию вымени мордой теленка путем периодического воздействия силы на вымя в вертикальном направлении.

Этот способ имеет ряд технических преимуществ по сравнению с массажем, основанным на подражании ручному способу. Воздействие на вымя, приводящее его в колебательное состояние, производится с помощью гофрированных трубок, изменяющих свою длину под действием переменного вакуума и периодически перемещающих доильные стаканы и коллектор в вертикальном направлении. Поскольку доильные стаканы висят на вымени, вертикальное перемещение их вызывает колебание вымени.

Такое колебательное воздействие на вымя производится на протяжении всей дойки.

Создано много вариантов таких устройств: доильный аппарат с однокамерными стаканами и массажником на коллекторе;

доильные стаканы с гофрированными присосками;

доильный аппарат с гофрированными доильными стаканами и универсальные массажники к различным доильным машинам.

По нашему мнению, более удобным является стимулятор, расположенный под коллектором, у которого управляющая камера переменного вакуума расположена внизу. Как показывали хозяйственные испытания, при применении механического массажника улучшаются показатели доения, т.е. скорость доения увеличивается на 20%, время ручных операций сокращается вдвое, и почти не требуется проведения ручного машинного додаивания по сравнению доильным аппаратам без массажника.

УДК 631.365.22 ГОРЮНОВ С.В.

ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОЧИХ ОРГАНОВ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ВИТАМИНИЗИРОВАННОЙ КОРМОВОЙ СМЕСИ Установка для приготовления витаминизированного зеленого корма представляет собой расположенный в ванне с подогретой до 18-22оС водой конвейер-проращиватель с перфорированной лентой, на который подается измельченная солома и распределяется по всей его поверхности равномерным слоем. Сверху слоя соломы также равномерно распределяется зерно. Учитывая присущие измельченной соломе капиллярные свойства, влага из ванны поступает к расположенному поверх слоя зерну, в результате чего оно прорастает и в течение 7-10 суток зеленая масса достигает высоты 20-25 см, а корни, развиваясь, крепко переплетаются с соломенной резкой.

При выращивании кормовой массы без почвы существенную роль в получении урожая будут играть физические свойства корнеобитаемой среды и ее водно-воздушный режим.

Исходя из того, что влажность на поверхности соломы имеет конкретно заданные пределы, зависящие от биологических особенностей зерна при его прорастании, а также из того, что количество использованной в смеси соломы должно быть максимально приближенным к предусмотренному рационом, экспериментально получены оптимальные величины плотности соломенной резки на конвейере и толщины ее слоя. Данные параметры позволяют не допустить просыпание зерна в толщу слоя, где нормальное его прорастание не возможно.

Выводы, которые можно сделать из анализа результатов экспериментов по изучению водно-физических свойств слоя соломы заключаются в следующем:

1. Даже при трехкратном уплотнении по сравнению с насыпной соломой слой является избыточно пористым, так как Робщ70% (по А.Н.Качинскому). Тем не менее, дальнейшее уплотнение может привести к увеличению самосогревания соломы, что окажет отрицательное влияние на корни и повлечет за собой ускорение процессов разложения соломы. Вместе с тем, по мере развития растений их корневая система занимает значительное количество пор, что снижает общую пористость. Поэтому значение пористости, полученное для плотности =90 кг/м3, можно считать допустимым.

2. На капиллярную влагоемкость большее влияние оказывает толщина слоя, нежели его плотность. В тонком слое корневые системы растений сильно уменьшают эффективный размер межагрегатных пор, что влечет за собой увеличение гидравлического сопротивления среды. На очень толстых слоях растения будут испытывать дефицит влаги до того времени, пока корневая система не разрастется. В подобном случае необходимо увеличивать частоту поливов, что приводит к увеличению расхода воды.

Следовательно, толстые слои использовать нерационально, а наиболее оптимальным можно считать слой толщиной 12-15 см.

3. Водоудерживающая способность слоя соломы с увеличением плотности первоначально растет стремительно, а при дальнейшем уплотнении интенсивность роста резко падает. Вызвано это тем, что объем межагрегатных пор насыпной соломы слишком велик для того, чтобы удержать достаточное количество влаги. При уплотнении же соломы более чем вдвое количество межагрегатных пор значительно увеличивается, но их эффективный объем снижается. Тем не менее, плотность слоя после трехкратного уплотнения соломы можно считать наиболее приемлемой.

Конструктивное решение для формирования слоя соломы заданной толщины и плотности выразилось в оснащении конвейера-проращивателя приемной камерой в начале загрузки конвейера-проращивателя соломой, соотношение высоты входного и выходного окон которой составляет 3:1. С целью более плавного воздействия на слой верхняя часть приемной камеры выполнена в форме дуги окружности.

УДК 637.116.2 ШВАНСКАЯ И.А.

ОЦЕНКА ЭНЕРГОЕМКОСТИ МАСЛОЖИРОВОГО ПРОИЗВОДСТВА Среди основных элементов интенсификации маслодобывающей отрасли особое значение имеет рациональное расходование энергетических ресурсов.

Масложировая отрасль относится к одному из наиболее энергоемких производств. В структуре затрат при производстве основного вида масложировой продукции - растительного масла - наибольший удельный вес занимают расходы на сырье. Второе место занимают расходы на топливо и энергию.

Причины высокой энергоемкости современной масложировой промышленности заключены в недостаточном функционировании энергосберегающих технологий и технических средств на производстве, в недооценке роли энергетического анализа действующих и новых технологий и техники. Весомой причиной является низкий уровень использования имеющихся энергетических ресурсов.

В связи со значительным удорожанием энергоносителей за последнее время энергозатраты предприятий на выработку 1 тонны масла в сравнении с 1990 г. увеличились в среднем в 9,5 раза.

Выходом из сложившейся ситуации может служить проведение активной энергосберегающей политики в масложировом секторе пищевой промышленности. Первым ее этапом станет исследование энергоемкости данного производства, выявление резервов экономии энергоресурсов.

Проведенная оценка энергоемкости технологических процессов современного маслодобывания позволила выявить затраты электроэнергии отраслевого оборудования на примере прессового способа маслопроизводства. На основе полученных данных установлено, что основное количество энергозатрат приходится на подготовительные операции масличного сырья к съему масла.

Так, сушка семян масличных культур является одним из наиболее энергоемких процессов. Проведенный сравнительный анализ традиционных и перспективных способов сушки масличного сырья позволил сделать выводы о преимуществах и недостатках новых и хорошо отработанных технологий. Наименьшие энергозатраты (кВт.ч на кг испаренной влаги) отмечаются при сушке ИК-излучением, наибольшие -при сушке токами СВЧ.

Низкие металлоемкость и сложность присущи конвективной сушке, а также сушке ИК-излучением. Уступает по этим показателям кондуктивная сушка.

По мнению некоторых специалистов, СВЧ-сушка, в силу своей малоизученности, является экологически небезопасной.

После сушки наиболее энергоемкой операцией является влаготепловая обработка мятки масличного сырья. Основной единицей оборудования на данной стадии являются инактиваторы..

Проведенный анализ выявил преимущественные стороны электрифицированных шнековых инактиваторов в сравнении с традиционными чанными, барабанными и шнековыми. В качестве источника тепла у агрегатов этого типа используются нагревательные элементы.

К их достоинствам относятся: малые габариты, простота в эксплуатации, возможность автоматизации процесса подогрева, главное небольшие энергозатраты на обработку мятки (540 кДж/кг). (Для сравнения, энергопотребление чанных инактиваторов составляет 4200 кДж/кг.) Применение данного оборудования позволит в несколько раз снизить энергоемкость стадии инактивации мятки масличного сырья в общей технологической цепи производства растительных масел.

В разрезе поставленной проблемы также были рассмотрены возможности реализации потенциала энергосбережения на основной стадии производства растительных масел - маслосъеме, а также на стадии очистки полученного продукта.

УДК 721.436 ФЕДОРОВ П.В., ФЕДОРОВА Э.Н.

ЧУЖИКОВ К.Н., ВОЗНЮК С.Н.

ТРОФИМОВ С.В., ШЕРЕШОВ П.И.

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ЗАГРУЗКИ ДИЗЕЛЕЙ Результаты исследований по разработке методов и программно аппаратных средств непрерывной оценки загрузки дизелей транспортных средств показали, что применение мониторинга для тракторных дизелей позволяет существенно повысить их экологические и топливно экономические качества.

Для устройств измерения эффективной мощности дизелей и затраченной энергии предложен ряд электронных схем, применяемых в приборах различной степени сложности.

Теоретически обосновано применение основных информационных параметров мониторинга загрузки дизелей. Разработаны принципиально новые принципы и функциональные схемы приборов для транспортных машин тяговых классов от 20 кН до 250 кН. Электронные схемы выполнены на современной электронной элементной базе.

Испытания приборов показали, что созданные конструкции соответствуют 2...3 классам точности.

УДК 721.436 ФЕДОРОВ П.В., ФЕДОРОВА Э.Н.

ЧУЖИКОВ К.Н., ВОЗНЮК С.Н.

ТРОФИМОВ С.В., ШЕРЕШОВ П.И.

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО НАГРУЖЕНИЯ ДВС ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ С точки зрения системного подхода оптимизация режимов двигателей землеройно-транспортных машин включает в себя следующие задачи:

1. Обеспечение номинальной производительности агрегата при выполнении основных операций.

2. Минимизацию экологической опасности в среде работы машины (эмиссия вредных компонентов, интенсивность шума).

3. Минимизацию расхода топлива в достижимых пределах.

4. Достижение наилучших эргономических условий работы оператора, минимизация дискомфортных и вредных на него воздействий.

5. Инициализация наивысших показателей надежности двигателя и всей моторно-трансмиссионной установки.

Выбору оптимального режима работы двигателей машинно тракторных агрегатов и режимам работы землеройно-транспортных машин посвящено большое количество работ. Это, в первую очередь, работы В.Н.

Болтинского, В.И. Крутова, А.С. Орлина, Д.Д. Багирова, B.C. Заленского, Г.Н. Попова, М.Г. Круглова,О.Б. Леонова, Б.И. Петленко;

таких институтов как ВНИИ Стройдормаш, НАТИ, МАДИ и других.

Во многих исследованиях отмечены специфические условия работы двигателей ЗТМ: импульсный характер нагрузки на коленчатом валу, большие амплитуды колебаний крутящего момента, частоты вращения коленчатого вала, высокоамплитудных колебаний рейки ТНВД.

Большинство исследователей указывают на необходимость технических и организационных мероприятий по снижению амплитуды колебаний крутящего момента и частоты вращения коленчатого вала с целью увеличения производительности МТА и ЗТМ и снижения расхода топлива, оставляя вопросы экологии, эргономики и надежности вне поля исследований.

Целью наших исследований являлось создание мобильных удобных аппаратных средств мониторинга нагрузки дизелей ЗТМ.

В 1995-2000 годах проф. Федоровым П.В. приводились результаты работы по разработке устройств измерения энергетических показателей дизеля Д-240 бульдозера ДЗ-133. Дальнейшей задачей являлся выбор оптимальной зоны загрузки дизеля для размещения ее на шкалах измерительных устройств. С этой целью нами был произведен статистический анализ испытаний дизелей на различных режимах их работы в эксплуатационных и моторно-стендовых условиях. Наличие стенда для квазистохастических испытаний в лаборатории РГАЗУ позволяло воспроизводить на данном стенде записанные на магнитные носители реальные параметры рабочих режимов дизеля и подробно их исследовать с помощью высокоточной аппаратуры.

Для анализа были выбраны результаты испытаний дизеля Д-240 при 25, 50, 75, 90, 100 и 80 % по математическому ожиданию Ne (эффективной мощности).

Анализ полученных данных показал, что наиболее оптимальной зоной эксплуатационной нестационарной загрузки дизеля является интервал 85-90 % эффективной мощности.

В данной зоне обеспечивается практически наименьший средний за минут удельный расход топлива и приемлемые средние экологические показатели: по эмиссии токсичных компонентов (в г/кВт ч), дымности отработавших газов и интенсивности шума).

Использовались приборы:

- газоанализатор AVL (CO,NO, CHX) - дымомер марки К-408 (типа Хартридж) - шумомер ИШ- - стенд.

В зоне 85-90 % загрузки по Ne снижаются вибрации дизеля и повышается устойчивость его работы.

Согласно трудам ученых кафедры ДВС МВТУ профессоров Вырубова Д.Н., Чайнова Н.Д., Леонова О.Б., Орлина А.С. характер режимов нагружения дизеля оказывает существенное влияние на параметры надежности дизеля, в первую очередь на долговечность (плохо- перегрузка и малая нагрузка, большие колебания кв и Мкр.

Предложена методика переноса зоны оптимальной загрузки дизеля на шкалу мнемометрического индикатора.

УДК 721.436 СЕМЕНОВ В.А.

ПОВЫШЕНИЕ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ КАЧЕСТВ КОЛЕС ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ГРУНТОЗАЦЕПОВ Существенным недостатком отечественных и зарубежных мотоблоков и минитракторов являются их низкие тягово-сцепные качества, которые не позволяют в полной мере реализовать мощность двигателя в тяговом усилии.

Предлагаемый подход – изменение принципа зацепления грунтозацепов с почвой, повышение тягово-сцепных качеств колес является новым.

Нами на Владимирской МИС были проведены работы по исследованию обоснования нового принципа зацепления грунтозацепов пневматических колес и гусениц с почвой, при котором погружение грунтозацепа в почву осуществляется не под воздействием вертикальной силы (сцепного веса), а под воздействием горизонтальной силы (тягового сопротивления, создаваемого агрегируемым орудием), что позволяет независимо от веса энергетического средства максимально реализовать в тяговом усилии мощность его двигателя.

Реализация нового принципа зацепления грунтозацепов с почвой позволяет без каких-либо конструктивных изменений в мотоблоке увеличить его максимальную силу тяги в зависимости от почвенных условий от 20 до 45%.

Так изменение угла наклона опорной поверхности пневматических колес с 90° до 60° увеличило тяговое усилие на 20,7% при буксовании d=30%. Показатель наибольшей тяговой мощности возрос на 11%, а условный тяговый КПД на 13%. Очевидно, что из металлических колес наибольшими тягово-сцепными качествами обладают колеса с шипами (с грунтозацепами, не имеющими опорную поверхность). Так, по сравнению с металлическим колесом третьего типа (с опорной поверхностью, расположенной под углом 90° к упорной поверхности) колесо с шипами развивает силу тяги при буксовании d=31%. т.е. на 25% больше. При этом наибольшая тяговая мощность, которая имеет место при 19,0% и 76% соответственно увеличивается на 40%, условный тяговый КПД увеличивается также на 40%.

Повышение тягового усилия мотоблока в 2 раза позволит увеличить его производительность в 1,5 раза и более.

Полученные положительные результаты позволяют быстро и с минимальными затратами решить практически важную задачу – резко увеличить тягу мотоблоков – основных энергетических средств механизации для условий арендного использования сельскохозяйственных угодий, в которых в настоящее время остро нуждается сельское хозяйство и которые, по данным МИС, пока несовершенны, так как не могут полностью реализовать мощность своего двигателя на крюке из-за недостаточного сцепного веса.

Внедрение результатов исследований позволит улучшить тяговые показатели всех современных энергонасыщенных тракторов и решить проблему переуплотнения почв ходовыми системами тракторов и самоходных машин.

УДК 631.332.7 СМЕТНЕВ А.С.

СКОБЕЕВ И.Н.

ПРИМЕНЕНИЕ КОНТЕЙНЕРОВ НА ЗАПРАВКЕ КАРТОФЕЛЕСАЖАЛОК В Северо-Западной и Центральной нечерноземной зонах России средний размер поля составляет шесть гектар. Поэтому на посадке картофеля в большинстве случаев используются одиночные агрегаты. При обслуживании одиночного агрегата заправщик сажалки вынужден простаивать на краю поля до 80% сменного времени. Уменьшить простои заправочного агрегата удается за счет использования погрузочно-разгрузочных устройств, приводящихся в действие от гидросистемы трактора, входящего в состав полевого агрегата.

На основе анализа литературных данных и выполненных нами технико экономических расчетов можно утверждать, что наиболее эффективным является способ доставки, перегрузки клубней, семян и удобрений с применением гидравлического манипулятора и набора технологических контейнеров.

Картофель в Нечерноземной зоне является основной пропашной культурой. В большинстве случаев он возделывается на легких почвах.

Органические удобрения дают наибольший эффект при внесении их под картофель. По рекомендации ВНИИ картофельного хозяйства органические удобрения на легких почвах под картофель лучше вносить весной. Но весеннее внесение органических удобрений дозой 30-40 т/га существенно увеличивает нагрузку на технику. Наиболее эффективным является способ локального внесения органо-минеральных смесей из расчета 7-10 т/га.

Известны два способа внесения органо-минеральных смесей (ОМС):

1. Удобрения вносят в борозды предварительно до посадки картофеля.

2. Удобрения в борозды вносят комбинированным агрегатом одновременно с посадкой картофеля.

По первому способу удобрения вносят в борозды машинами для внесения органических удобрений (РОУ-6 и РОУ-2,5), у которых вместо битера разбрасывателя устанавливается кожух со шнеком-распределителем.

Нами определена эффективность применения погрузчика-манипулятора, входящего в состав удобренческого агрегата. По сравнению с базовой схемой, когда удобрения грузит в РОУ автономный грейферный погрузчик, по новой схеме на поле работает один самозагружающийся агрегат. Нами определена средняя часовая производительность в расчете на одного механизатора применительно к составу агрегатов, созданных на базе РОУ-2, с трактором Т-30А и РОУ-6 с трактором МТЗ-80.

При установке погрузчика-манипулятора грузоподъемность РОУ-2, снижается до двух тонн, РОУ-6 – до пяти тонн. Производительность погрузчика-манипулятора (60 т/ч) ниже, чем у автономного погрузчика, на т/ч.

Изменение средней производительности одного механизатора в зависимости от способа погрузки и грузоподъемности агрегата, нами представлена в следующей таблице.

Производительность, т/ч Длина базовый с самозагруз самозагруз гона, м РОУ-6 чик с РОУ-2,5 чик с РОУ- 200 6,8 11,7 12, 400 7,5 13,3 14, 600 8,3 13,3 Из представленной таблицы видно, что использование агрегата в составе Т-30А + погрузчик-манипулятор + РОУ-2,5 позволит высвободить одного механизатора вместе с автономным погрузчиком. По нашим расчетам работа на поле агрегата с РОУ-2,5 позволит на 35% снизить расход топлива по сравнению с базовой схемой.

По второму способу выполнялись полевые работы в шестидесятые годы прошлого века. На основе изучения опыта передовых хозяйств завод “Рязсельмаш” создал и освоил производство приставных к картофелесажалкам аппаратов для локального внесения органо-минеральных смесей АУ-2 и АУ-4. В тот период отсутствовали средства механизации погрузочных работ и бункеры аппаратов приходилось загружать удобрением вручную. Несмотря на высокую эффективность локального внесения удобрений одновременно с посадкой картофеля, ручные работы на погрузке клубней и удобрений резко снижали производительность сажалок, и новые аппараты не получили распространения.

Используя достижения промышленности по созданию и производству гидроманипуляторов, нами предлагается самозагружающаяся картофелесажалка с бункером для удобрений. Этот агрегат должен состоять из трактора типа МТЗ-80, картофелесажалки трех- или четырехрядной с бункером для картофеля вместимостью 1000 кг, аппарата типа АУ- грузоподъемностью до 500 кг.

Обоснование вместимости бункеров выполнено на основе анализа грузооборота по полю клубней и удобрений. Базовая сажалка имеет два бункера для картофеля общей вместимостью 3200 кг. Новая сажалка будет иметь общую вместимость 2000 кг. Рост вместимости бункеров приводит к увеличению длины пути агрегата по полю, а следовательно, и росту затрат на выполнение грузооборота.

Изменение грузооборота за один цикл можно выразить уравнением:

DG = (G - B * Q * l ) * Dl, где G- вместимость бункеров, т;

B- ширина захвата сажалки, м;

Q- суммарная норма высева клубней и удобрений, т/га;

l - длина пути до полного опорожнения бункеров, при соотношении их вместимости с учетом кратности нормы посадки картофеля и нормы внесения удобрений.

После интегрирования представленного уравнения в пределах от начала пути до полного опорожнения бункеров получим величину грузооборота Г:

(G * B * Q * l )dl l Г = и окончательно Г = 0,5G 2 / B * Q Как видно из последнего уравнения, грузооборот увеличивается за счет влияния на него грузоподъемности (G2). Поэтому вместимость бункеров следует принимать такой, чтобы вдвое уменьшить расход энергии на перемещение клубней и удобрений за счет заправки сажалки на обоих концах поля.

Для посадки картофеля с одновременным внесением в борозды органо минеральной смеси потребуется два агрегата. Первый - транспортно технологический агрегат в составе трактора типа Т-30А с низкорамным полуприцепом контейнеровозом, а другой агрегат - посадочный с манипулятором. Первый агрегат должен доставлять на оба края поля груженые контейнеры и забирать пустые. При норме посадки картофеля 2, т/га и длине гона до 600 м достаточно выгрузить картофель из одного контейнера вместимостью 450 кг и перегрузить удобрения из трех контейнеров. Локальное внесение удобрений по второму способу, по сравнению с первым, когда в обоих случаях использовался гидроманипулятор, позволит еще на 25% снизить расход топлива.

Контейнеры служат накопителями и устраняют простои техники от их взаимного ожидания. Они смогут найти применение при заправке сеялок семенами и удобрением, а так же при разной подборке клубней картофеля.

УДК 631.171:633 ТАРАТОРКИН В.М.

СБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ В наследство от прошлого нам остались затратные технологии в животноводстве и растениеводстве с реализующими их несовершенными комплексами машин. На дворе рыночная экономика с конкуренцией и другими жёсткими правилами. Грядет вступление в ВТО. Как выживать сельхозтоваропроизводителям в таких условиях? Есть над чем задуматься.

Об этом же шла речь и на Госсовете под председательством Президента В.В.

Путина, состоявшемся 30 сентября в Саратове.

Проблемой для животноводства остаются дороговизна и низкое качество собственных сочных и грубых кормов. В структуре себестоимости молока они составляют около 70 процентов и определяют конкурентоспособность молока. Как снизить затраты на производство кормов в условиях постоянного роста цен на энергоносители? Должна же быть альтернатива традиционным технологиям? Оказывается, она есть! Её имя «Ноу Тилл» нулевая система обработки почвы.

Главный агроном «Корпорации «Агро-Союз» (Украина) Эдуард Романько спрашивает: «Вы землю пашете?» - «Пашем». «А зачем?!» «…(?)…Рыхлим… Запахиваем сорняки…» - «Зимой земля у вас замерзает?» «Да. Промерзает где-то на 0,7 метра». - «При замерзании вода расширяется и разрывает связи между частицами почвы, так?» - «Так…». «Получается, что уже работает гигантский природный плуг, не требующий никаких затрат.

Зачем тогда вы тратите огромные деньги, утюжите поля тракторами как танками, уплотняете почву и тут же снова её рыхлите?!» - «А как же бороться с сорняками без пахоты?» - «Есть другие способы…»

На нулевую систему обработки почвы переходят постепенно и системно. – 3 года проводится минимальная обработка почвы – сплошная культивация на глубину 5…6 см. Начинать эти работы лучше осенью. Поля обрабатываются гербицидами сплошного действия, а через 2…3 недели в два – три следа культиваторами для сплошной обработки. Тогда уже весной можно на части площадей проводить прямой посев без обработки почвы.

За 2-3 года поля выравниваются, разрабатываются залежи.

Отрабатывается система борьбы с сорняками, для каждого хозяйства со своими набором культур и севооборотом - система своя. Отрабатывается система применения удобрений.

Борьбу с сорняками обычно начинают с подбора и использования гербицидов. Следующий шаг: подбор предшественников – биологических санитаров (аллопатов). При грамотном подходе применение гербицидов можно уменьшить до минимума, а затем отказаться от них вовсе.

В районах с числом осадков в течение года ниже среднего уровня специальной фрезой измельчаются пожнивные остатки и расстилаются по поверхности, накрывая поле мульчёй, как одеялом. Под таким одеялом хорошо сохраняется влага и сорнякам прорасти совсем не просто.

Пожнивные остатки кукурузы, подсолнечника высотой около 0,4 м оставляют на поле до весны, благодаря чему происходит эффективное снегозадержание и сбережение влаги. Пожнивные остатки не мешают прямому посеву.

Применение минеральных удобрений также постепенно можно снизить до минимума за счет подбора предшественников, применения сидеральных культур.

Для минимальной обработки используются специальные комплексы машин, состоящие из мощного трактора, широкозахватного культиватора для сплошной поверхностной обработки почвы и стерневой широкозахватной сеялки. При ширине захвата 18 м, один такой комплекс может возделывать сельскохозяйственные культуры на площади 8,5…10 тыс. га! Как показывает опыт Корпорации «Агро-Союз», снижения урожайности при переходе на минимальную и затем на нулевую системы обработки почвы не происходит, а на возделывании кукурузы на зерно и на силос, гороха даже повышается примерно на 10…20%.

При нулевой системе почву совсем не обрабатывают. Только сеют широкозахватными стерневыми сеялками и убирают урожай. При возделывании по системе «Ноу Тилл», «Агро-Союз» получает урожайность озимой пшеницы 60 ц/га, ярового ячменя – 63,6 ц/га. Себестоимость производства кормов снижается в 5…6 раз, а расход топлива - до 4 л/га.


В настоящее время по технологии «Ноу Тилл» в различных странах мира возделывается около 100 млн. га, что составляет 11,7% сельхозугодий. Доля «Ноу Тил» в других странах составляет 3% (16,7 млн. га).

Парагвай Аргентина Бразилия США Канада Австралия Другие Рис. Доля сельхозугодий (%), возделываемых в различных странах мира по технологии «Ноу-Тилл»

Несмотря на то, что основоположником сберегающего земледелия является русский ученый Иван Евгеньевич Овсинский, опубликовавший результаты своих исследований еще в 1899 году, Россия и страны СНГ пока относятся к группе «других». Обнадеживают темпы распространения «Ноу Тилл»: в период с 1990 по 2002-й год площади возделываемые по этой технологии увеличились в 10 раз. В настоящее время «Ноу Тилл»

распространяется в странах СНГ со скоростью 1 млн. га в год. Активно в этом процессе участвуют Украина, Казахстан, Краснодарский край, Кемеровская, Самарская, Липецкая, Белгородская области. Теперь в этот процесс включилась и Московская область… Кроме экономической, «Ноу-Тилл» несет и экологическую миссию глобального характера. Известно, что причиной начавшегося на нашей планете процесса глобального потепления является накопление в атмосфере углекислого газа. Долгое время считалось, что его основными поставщиками являются выбросы промышленных предприятий и автомобилей. Теперь доказано, что не менее значимым поставщиком является сельскохозяйственное производство: при пахоте вглубь разрыхленного плодородного слоя проникает воздух, происходит окисление органики с выделением углекислого газа. Кроме того, пахота - самая энергоемкая операция, требующая расхода большого количества дизельного топлива и соответствующего выброса отработанных газов.

Устранение причин парникового эффекта - задача каждого жителя планеты Земля. Для объединения всех прогрессивных сил, аккумулирования уникальных знаний и опыта, проведения просветительской деятельности, оказания методической помощи и технической поддержки, в России создан Национальный фонд развития сберегающего земледелия (НФСЗ), президентом которого является Л.В. Орлова - генеральный директор ЗАО «Евротехника». НФСЗ является членом Европейской федерации консервирующего сельского хозяйства.

Сейчас 12-метровый комплекс для минимальной, постепенно переходящей в нулевую, обработки почвы работает на полях «Племрепродуктора «Васильевское». Он состоит из канадского трактора Версетайл мощностью 425 л с, культиватора ФГ-12 для сплошной обработки почвы, пневматической стерневой сеялки АДТ-12, самозагружающегося бункера вместимостью 10 куб м для семян и гранулированных удобрений и емкости вместимостью 10 куб м для жидких удобрений фирмы Хорш.

Сеялка очень универсальна, позволяет сеять зерновые, кукурузу, травы.

Посев производится с одновременным внесением жидких и твердых удобрений не в строчку, а полосой шириной 18 см, что более благоприятно для растений. Производительность – около 10 га в час.

Ёмкость для жидких удобрений оснащена насосом-дозатором, легко настраиваемым на нужную норму внесения. Жидкие удобрения под давлением подаются к сошникам сеялки и, во избежание химического ожога, вносятся на 2 см ниже семян.

Стартовые гранулированные удобрения засыпаются в одну из двух секций бункера семян и по воздухопроводам через сошники, в смеси с семенами, вносятся в почву.

Поражает мобильность и маневренность комплекса. При большой рабочей ширине захвата, машины посредством гидравлики легко переводятся в транспортное положение и без затруднений передвигаются по дорогам общего пользования и с поля на поле. При длине посевного комплекса порядка 25 м, он легко разворачивается на поворотной полосе шириной около 15 м. Причем сеялка, бункер для семян, ёмкость для жидких удобрений на поворотах идут след-в-след: трактор уже развернулся и движется в обратном направлении, а «хвост» ещё завершает движение в прежнем направлении. Посмотришь на процесс разворота и ломаются привычные стереотипы: этот широкозахватный комплекс создан специально для наших относительно небольших полей.

Работы по сберегающей технологии мы начали весной 2004 года на 80% площадей - на 2194 га. Не было опыта. Пласт многолетних трав приходилось разрабатывать культиватором за 3-5 проходов. Некоторые поля выравнивали за 2-3 прохода. И все же, при гораздо меньшем числе машинно-тракторных агрегатов, мы смогли в первый год в два раза увеличить традиционно сложившийся объем весенних полевых работ и до 700 га увеличить посевы кукурузы. Уже есть и результаты: урожайность кукурузы с початками и зерновых на сенаж, однолетних травосмесей на 15…30% выше прошлогодней. В 2003-м году мы заготовили по 43 центнера кормовых единиц на каждую из 1500 условных голов КРС, а в 2004-м - 71,6! Если в 2003 году мы расходовали по 53,8 л дизельного топлива на каждый гектар, то в этом году только 29,8. Затраты труда при этом снизились с 1,57 чел.-ч/т кормов до 0,65. Сравнивая показатели работы в 2004 году по традиционной и минимальной технологии, видно, что затраты труда при реализации минимальной технологии снижаются с 2,4 чел.-ч./га до 0,37, расход топлива с 32,1 кг/га до 10,3.

В совхозе «Смычка», на базе которого создано ЗАО, на весенний сев выходило около 100 тракторов. Теперь работы на тех же 2812 га выполняет один широкозахватный комплекс, плюс ЗСК-10 на его загрузке семенами, плюс трактор с РЖТ-8 для заправки жидкими минеральными удобрениями, плюс погрузчик на складе для загрузки транспорта семенами и удобрениями.

Весной, без предварительной подготовки полей, мы сеяли комплексом по 80 га в день. Осенью провели поверхностную обработку почвы и будущей весной будем только сеять. Тогда сев можно будет начать раньше и темпы работ значительно увеличить.

Без сомнения, с новыми сберегающими технологиями сельское хозяйство России получит второе дыхание и перейдет на новый виток развития.

УДК 628.3 МЕРКУРЬЕВ B.C.

ЕРМАКОВ А.И.

ПОДГОТОВКА ЖИДКОГО НАВОЗА К СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ В последние годы внесение минеральных удобрений резко снизилось и возросла роль органических удобрений в современном земледелии. На животноводческих фермах накапливается значительное количество жидкого навоза, биотермическое обеззараживание которого проводить невозможно, а использование его в качестве органических удобрений без обеззараживания не рекомендуется.

Предложенное устройство для подготовки органических удобрений (патент №2137736) обеспечивает смешивание жидкого навоза с соломой, его укладку в бурты и укрытие мягким материалом, образующим камеру обработки, в которую подаётся воздух из перфорированных трубопроводов уложенных в траншеях заполненных пористым материалом, подключённых к источнику сжатого воздуха.

Подача воздуха в бурты производится непрерывно. После готовности органических удобрений подача воздуха прекращается, снимается с камеры обработки мягкое укрытие и органические удобрения вывозятся на поля.

Подготовка навоза производится в двух буртах. Один из них формируется из смеси жидкого навоза и соломы и соломы, а во втором производится биологическое обеззараживание.

При подаче кислорода воздуха в бурт ускоряются процессы разложения органического вещества и сокращается процесс обеззараживания.

УДК 628.3 МЕРКУРЬЕВ B.C.

ЕРМАКОВ А.И.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ В последние годы в связи с повышением цен на энергоносители агрегаты для сушки многолетних трав типа АВМ-1,5 не используются, так как для сушки 1 тонны зелёной массы расходуется 5 тонн дизельного топлива.

Для устранения этого недостатка предложено устройство для сушки многолетних трав (патент №2163752), позволяющее повысить производительность труда и упростить эксплуатацию. Многолетние травы кормораздатчиком распределяются по перфорированным ёмкостям, установленным на гибком тяговом элементе, перемещающим ёмкости в камеру сушки. При заполнении камеры включается теплогенерирующая установка и нагретый воздух подаётся в камеру. Сушка зелёной массы производится при низких температурах 20 - 30°, так как объём сушильной камеры значительный. В процессе сушки влажный воздух вентилятором удаляется из камеры сушки в атмосферу.

По мере готовности перфорированные ёмкости перемещаются к узлу выгрузки сухих многолетних трав. После выгрузки перфорированные ёмкости загружаются многолетними травами и перемещаются в камеру сушки. Теплогенерирующая установка включается и горячий воздух подаётся в камеру сушки. Процесс этот периодически повторяется.

При использовании устройства для сушки многолетних трав распределение зелёной массы по перфорированным ёмкостям, их подача в камеру сушки обеспечивается в автоматическом режиме.

УДК 504.4:624.004.12:628.32 ПЛИЕВА Т.Х.

МИХАЛЕВА Т.А.

ЗАЩИТА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫМ И ДРЕНАЖНЫМ СТОКОМ Проблема рационального использования и охраны водных ресурсов от загрязнения и истощения в настоящее время остается нерешенной. Водные ресурсы находятся в неблагоприятном экологическом состоянии. Качество воды в большинстве поверхностных водных объектов характеризуется высоким уровнем загрязнения и не соответствует существующим нормативным требованиям по ряду показателей. Большая часть загрязнений поступает в водные объекты неорганизованным путем с поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий и объектов, с промышленных площадок и застроенных территорий, с селитебных площадей и от атмосферных выпадений, от животноводческих и птицеводческих предприятий. Кроме того, ухудшение качества воды в водных объектах происходит вследствие сброса недостаточно очищенных промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных стоков. В целом по России в поверхностные водные объекты сбрасывается около 55 кубических километров сточных вод в год, из которых около 20 кубических километров относятся к категории загрязненных. Характерными загрязняющими веществами являются нефтепродукты, фенолы, органические вещества, биогенные элементы, соединения меди, цинка, железа и др.


Использование сточных вод и животноводческих стоков на земледельческих полях орошения для увлажнения и удобрения сельскохозяйственных культур приводит к образованию поверхностного и дренажного стока, загрязненность которого может усилиться в результате ирригационной эрозии из-за несовершенства способов и техники полива.

Неорганизованный талый и ливневый поверхностный сток оказывает усиленное загрязняющее воздействие на водные объекты на эродированных почвах. Снижение вредного воздействия поверхностного и дренажного стока возможно на основе комплекса водоохранных мероприятий и сооружений, среди которых наиболее эффективными могут быть сооружения, использующие процессы самоочищения природных экосистем.

В сложных экономических условиях настоящего времени большое значение придается разработке и внедрению методов и технологий очистки, утилизации и повторного использования сточных вод, позволяющих предотвратить или минимизировать их негативное воздействие на водные объекты. Наиболее перспективной и экономически выгодной является технология доочистки сточных вод, животноводческих стоков, поверхностного и дренажного стока с применением биоинженерных сооружений – биоплато, ботанических площадок, различных типов биологических прудов, рассеивающих выпусков, фитофильтрационных каналов и др. На таких сооружениях очистка от загрязнений происходит за счет самоочищения в процессе круговорота воды, выноса биогенных и загрязняющих веществ и трансформации их микроорганизмами, водорослями и водными растениями в ходе их жизнедеятельности. Они характеризуются низкой энергоемкостью, сравнительно невысокими эксплуатационными затратами и не требуют постоянного и квалифицированного обслуживания. Типы, конструкции и размеры биоинженерных сооружений зависят от конкретных условий и целей применения.

Защиту водных объектов от загрязнения нельзя обеспечить, используя какой-то один вид сооружений: необходим комплекс водоохранных мероприятий. Поэтому основным методическим положением разработки системы сооружений для защиты водных объектов от загрязнения сточными водами, поверхностным и дренажным стоком должен быть принцип соответствия этой системы уровню водоохранных мероприятий и технологий на водосборах. При этом оценка технологий и сооружений должна проводиться с этапа формирования и очистки стоков до улучшения качества воды в самих водных объектах.

В заключение следует отметить, что применение для защиты водных объектов биоинженерных сооружений в комплексе водоохранных мероприятий позволит снизить биогенную нагрузку на водные объекты, улучшить качество воды в водоприемниках сточных вод, поверхностного и дренажного стока, а в перспективе перейти к бессточным водооборотным системам с замкнутым циклом водопользования.

УДК 627.8.01 РЫЖАНКОВА Л.Н.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ЗАКЛАДНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ЦЕМЕНТАЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ШВОВ БЕТОННЫХ ПЛОТИН ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ При строительстве бетонных плотин, являющихся основным элементом водохозяйственных сооружений, обычно применяется метод столбчатой разрезки, когда сооружение возводится отдельными бетонными массивами. При остывании бетонных массивов в теле плотины образуются полости - временные строительные швы, которые должны быть заполнены цементным раствором для обеспечения водонепроницаемости, надежности и долговечности сооружений.

Цементируемый шов обычно разделяется уплотнениями на отдельные участки - карты цементации. Ширина карты, как правило, соответствует: для межстолбчатых швов - ширине секции плотины (или полусекции, если есть шов-надрез), толщине контрфорса или бычка, для деформационных швов расстоянию между вертикальными уплотнениями, для швов бетонирования пробок - ширине пробки. Высоту карты цементации выбирают из условия недопущения появления в свободно стоящих столбах растягивающих напряжений от давления нагнетания раствора в цементируемый шов с учетом конструктивных особенностей водохозяйственных сооружений и условий производства работ. При этом следует принимать во внимание график возведения сооружения с тем, чтобы длительные перерывы в бетонировании не приводили к разновременному остыванию бетонных массивов и, как следствие, неравномерному раскрытию шва.

Для производства цементации карты оборудуют нагнетательной и дренажной системами, в совокупности называемыми цементационными системами. Нагнетательная система состоит из цементационных выпусков, подающих цементный раствор в шов, соединительных, подводящих и отводящих труб. Дренажная система состоит из дренажной (воздухоотводящей) штрабы и отводящих труб и служит для отвода воздуха, воды и жидкого раствора из шва при его цементации.

Методика размещения дренажных систем, вывода и маркировки подводящих и отводящих труб цементационных систем достаточно детально разработана и во многом унифицирована. Значительно более сложным является вопрос конструирования нагнетательной системы: выбора количества и схемы размещения цементационных выпусков. Правильное его решение позволяет при минимальном количестве выпусков и труб, т.е. при минимальной стоимости работ, обеспечить надлежащее качество цементации швов путём совершенного заполнения их цементным камнем по всей площади. При выборе конструкции нагнетательных систем следует принимать во внимание следующие факторы: кратность цементации (однократная, двукратная, многократная);

размеры и конфигурацию карты;

форму поверхности шва (плоская, изломанная по вертикали - т.н.

"горизонтальное штрабление, изломанная в горизонтальном направлении т.н. "вертикальное штрабление");

число и высоту блоков бетонирования в пределах карты и др.

Для однократной цементации швов закладывается одна нагнетательная система, как правило, с линейными выпусками, которые просты по конструкции и монтажу, позволяют подавать в шов густой раствор и передавать давление нагнетания сразу на значительные площади, что обеспечивает дополнительное раскрытие и хорошее заполнение шва.

Особенно важно это для карт большой площади, качественная цементация которых наиболее ответственна для нормальной статической работы плотины.

В тех случаях, когда после цементации ожидается дополнительное раскрытие шва вследствие дальнейшего охлаждения бетонного массива или по другим причинам, следует предусматривать использование в нагнетательных системах клапанные выпуски, позволяющие после первичной цементации промыть систему и использовать её для проведения вторичной цементации.

При особой ответственности водохозяйственного сооружения или при необходимости цементировать шов многократно следует разместить автономные нагнетательные системы: одну с линейными выпусками для первичной цементации, другую с клапанными выпусками - для вторичной и последующих.

Линейные выпуски рекомендуется располагать на опорных площадках горизонтальных штраб для обеспечения качественного заполнения шва этих, передающих нагрузку участков. В картах, где заведомо ожидается очень малое раскрытие шва, практически непроходимого для раствора, целесообразно располагать линейные выпуски на участках шва с вертикальными стенками, где раскрытие будет максимальным для данного шва. Это позволит обеспечить передачу давления нагнетаемого раствора на некоторую часть площади карты, дополнительное раскрытие и заполнение шва по всей площади карты.

Клапанные выпуски следует размещать по площади карты в шахматном порядке, соединяя их в петли, выбирая расстояние между ними таким образом, чтобы 1 клапанный выпуск приходился на 3 м2 в картах с одной нагнетательной системой и на 6 - 8 м2 в картах с двумя системами.

В картах плоских швов (деформационные межсекционные швы гравитационных плотин, стеновые швы бетонирования пробок временных водосбросных отверстий и т.п.) линейные и клапанные выпуски могут устанавливаться как горизонтально, так и вертикально. В широких и невысоких картах предпочтительно первое. В узких и высоких картах следует размещать не более 2 вертикальных линейных выпуска.

В картах с вертикальным штраблением (радиальные межсекционные швы арочных плотин) по условиям монтажа удобно применять вертикальные линейные выпуски, устанавливая их на участках швах вертикальной (нештрабленой) поверхностью. Поскольку гидравлические сопротивления при движении раствора в таком шве практически не отличаются от сопротивлений в плоском шве, к конструкции нагнетательных систем для карт таких швов предъявляются такие же требования.

В картах с горизонтальным штраблением (межстолбчатые швы гравитационных и контрфорсных плотин, продольные швы арочных и арочно-гравитационных плотин) условия монтажа обусловливают применение горизонтальных линейных выпусков. Однако в таких швах появляются дополнительные требования к размещению нагнетательных систем, связанные с намного большими гидравлическими потерями при движении раствора в шве. Дело в том, что наклонные участки поверхности шва на опорных и неопорных гранях штраб уменьшают площадь поперечного сечения шва по сравнению с участками вертикального шва, что приводит к возможности образования "порогов". Поэтому размещение нагнетательной системы должно обеспечить поступление раствора в каждую зону карты. Исходя из этих соображений, в картах с блоками бетонирования высотой менее 3,0 м линейные выпуски следует размещать через блок бетонирования, а клапанные выпуски - в свободных блоках. При блоках бетонирования высотой более 3,0м две системы могут размещаться в каждом блоке. В блоках с воздухоотводящей штрабой высотой менее 1,5 м выпуски не устанавливаются, при высоте блока бетонирования от 1,5 м до 3,0 м следует размещать только клапанные выпуски.

В процессе проектирования для уменьшения объёма рабочей документации и унификации конструктивных решений цементационных систем следует разрабатывать типовые карты, т.е. типовые конструкции цементационных систем для карт одинаковых размеров и конфигурации в однотипных швах. Наиболее целесообразно это для гравитационных плотин, где практически одинаковы размеры в плане всех столбов и высота большинства блоков обуславливают одинаковые ширину и высоту значительного числа карт.

УДК 628.3 ГЛАДКОВА Е.В.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Впервые идея использования ТЭ в большой энергетике была сформулирована немецким ученым. В Освальдом в 1894 г. Позднее получила развитие идея создания эффективных источников автономной энергии на основе топливных элементов.

В последующем принимались неоднократные попытки использовать в качестве активного топлива в ТЭ уголь. Был создан лабораторный прототип ТЭ с твердым электролитом для прямого анодного окисления угля.

Одновременно исследовались кислородно-водородные ТЭ.

В 1958 г. в Англии Ф. Бекон создал первую кислородно-водородную установку мощностью 5кВт. Недостатком ее была громоздкость из-за использования высокого давления газов (2..4 МПа).

С 1955 г. в США К.Кордеш разрабатывал низкотемпературные кислородно-водородные ТЭ. В них использовались угольные электроды с платиновыми катализаторами. В Германии Э.Юст работал над созданием неплатиновых катализаторов.

Первое практическое применение ТЭ нашли после 1960 г. на космических кораблях «Апполон». Они были основными энергоустановками для питания бортовой аппаратуры и обеспечивали космонавтов водой и теплом.

Приоритетной областью использования были военные и военно морские применения. В конце 60-х годов объем исследований сократился, а после 80-х вновь возрос применительно к большой энергетике.

Перспективно применение ТЭ для крупномасштабного накопления энергии (например, получение водорода) в большой энергетике.

Возобновляемые источники энергии (солнце и ветер) отличаются рассредоточенностью. Их серьезное использование, без которого в будущем не обойтись, немыслимо без емких аккумуляторов, запасающих энергию в той или иной форме.

Проблема накопления актуальна уже сейчас: суточные и недельные колебания нагрузки энергосистем заметно снижают их эффективность и требуют необходимости «маневренных» мощностей. Как один из вариантов электрохимического накопителя энергии, может использоваться топливный элемент в комплексе с электролизерами и газгольдерами.

УДК 628.3 ГЛАДКОВА Е.В.

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ В ВОДОВОЗДУШНОМ ПОТОКЕ Основной характеристикой неустановившегося напорного движения жидкости, определяющей давление при гидроударе, является скорость распространения ударной волны. Скорость c необходимо знать для определения величины D р = rсD v и расчета прочности стенок трубопровода.

Скорость c зависит от плотности, упругости жидкости и материала стенок трубопровода, а также от воздухосодержания потока, так как в реальных условиях в транспортируемой жидкости всегда содержится небольшое количество воздуха. Известно, что упругие свойства воздуха зависят не только от его объема, но также и от абсолютного давления р 0 до удара и в момент удара. Поэтому изменение давления Dр при гидравлическом ударе в водовоздушном потоке зависит от начального давления.

В.С.Дикаревский и А.А.Маркин отмечают, что с в водовоздушном потоке зависит от скорости потока v 0 при установившемся движении.

Однако в формуле Кортевега Жуковского для определения аж скорость v не фигурирует.

Влияние v 0 на c объясняется наличием пузырьков воздуха в потоке.

Критериальное уравнение для двухфазных смесей, полученное в результате анализа уравнений гидродинамики, имеет вид j = j(b, Frс м, R e с м, m, r, W e,cos a), где j - истинное газосодержание, характеризующее отношение объемов Wг фаз в смеси ;

W г +W ж Qг b - расходное газосодержание ;

Qг + Q ж Frс м, R e с м - соответственно числа Фруда и Рейнольдса для смеси;

m, r - соответственно относительные вязкость и плотность;

We - число Вебера;

cosa - параметр, характеризующий течение (восходящее, нисходящее, без уклона).

В.А.Мамаев и Г.О.Одишария экспериментально установили степень влияния каждого из указанных критериев на истинное газосодержание. С ростом Frс м величина j возрастает. Однако в области малых газосодержаний это увеличение незначительно. Существенное влияние на j наблюдается при Frс м 50.

В связи с этим при гидравлическом ударе в водовоздушном потоке следует учитывать, наряду с величинами E ж, r ж, D, l и Е т, которые входят в формулу Кортевега-Жуковского, еще три дополнительные величины газосодержание j, давление до удара р 0 и скорость установившегося движения v0.

УДК 626.82+ 631.16 КОЛЕСНИКОВА Т.В.

ВОЙНИЧ-СЯНОЖЕНЦКИЙ Г.Т.

ПОЛЕ СКОРОСТЕЙ РАВНОМЕРНОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА В ТРАПЕЦЕИДАЛЬНОМ КАНАЛЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ ЕГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПОТОКА Если аналог подобной задачи для круглых трубопроводов был удачно решен экспериментально в классических исследованиях И.Никурадзе в двадцатых годах прошлого века в институте Л. Прандтля, то для такого же движения жидкости в трапецеидальных каналах эта задача, имеющая основополагающее значение для открытых русел, не решена.

Ниже дается полное теоретико-расчетное решение данной задачи, имеющее базовое значение для турбулентных течений в каналах и речных руслах.

Рассматривается осесимметричный трапецеидальный канал с продольно равномерным течением. Ширина канала по дну - в;

полуширины от центральной оси симметрии. Ширина по свободной поверхности Z=H, от оси OZ по обе стороны, при полной ширине В. Вдоль оси OZ наибольшая глубина воды в канале Н и она постоянна вдоль ширина дна в. В пределах ширин,глубина Н снижается с приближением к урезу от Н до нуля. Откосы канала, начинающиеся от у = к урезу, имеют угол наклона, что и обеспечивает осесимметричность профиля сечения канала.

По оси OZ распределение осредненных скоростей описывается уравнением Ж.В. Буссенеска (1) где к - по Карману, Леви и Раузу принимается равным,а продольная скорость на сводной поверхности на оси OZ.

С приближением к урезам воды на откосах, Н падает от H=Hm=const в пределах до нуля на урезах, т.е. Н=0 при.

Снижение в пределах откосов учитывается посредством сомножителя (2) дающее значение при, т.е. у урезов на откосах.

Поле скоростей по сечению канала определяется соотношением (3) Установление величины k происходит путем использования интегрального представления (3) (4) в которой Q - расход;

со - площадь живого сечения, Сm - коэффициент Шези;

i - уклон канала;

R - гидравлический радиус канала.

Вычисление интегралов (4) дает значение (5) приводя к основному соотношению для выражения поля осредненных скоростей (6) Аналогичное решение задачи о продольной пульсационной скорости, но уже с использованием экспериментальных данных Рейхардта, Лауфера, Минского и Кересе-лидзе, в диапазоне числа Рейнольдса 6 • 103+5 • 105, позволило получить следующее выражение для продольной пульсации скорости (7) в которой и n вычисляется из условия максимума кривых приводя к значению n = 8.

Существенное прикладное значение полученных решений, (помимо теоретического), заключается в решении задачи об устойчивости трапецеидального земляного канала на размыв равномерным потоком.

Критерий устойчивости () - неустойчивости () определяется соотношением, базирующимся на решениях (6) и (7) и записывается в виде (8) в котором: kw - коэффициент лобового сопротивления гранул грунта;

кf коэффициент купонового трения;

ys и yw объёмные веса грунта и воды;

d диаметр грунтовой гранулы;

- угол наклона откоса канала ко дну.

Из (8) следует, что откосы канала размываются быстрее, чем дно, что подтверждается многими натурными исследованиями, но не учитывается нормативными условиями, из-за отсутствия в технической литературе приведённых выше решений физически очевидных и математически точных.

УДК 626.82:532.5 КОЛЕСНИКОВА Т.В.

РАСЧЕТ ПОДЪЕМА ГРУНТОВЫХ ВОД ИЗ-ЗА ПРОСАЧИВАНИЯ ВОДЫ ПРИ ОРОШЕНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПЛОЩАДЕЙ Существующие решения этой задачи приводит к трудно обозримым результате (1) и ниже приводится автомодельное решение свободное от этого недостатка.

Дифференциальное уравнение, описывающее поднятие уровня грунтовых вод при орошении, описывается неоднородным уравнением Фика Фурье (1) (1) в котором Н - глубина грунтового потока;

х и t - продольная и временная координаты;

W- скорость просачивания;

a2=kh/m, причем k коэффициент фильтрации;

m - активная порозность;

h - глубина грунтового потока в невозмущенном состоянии (при t=0). Посредством использования Галлилеева преобразования, т.е. введения переменной уравнение (1) приводится к форме (2) и соответствующее автомодельное решение (2) получается в виде:

(3) В (3) А1 и А2 определяются из граничных условий: при х=0 Н=Нmах (вершина бугра грунтовой воды) и (невозмущенный уровень грунтовых вод).

Опуская вторую экспоненту с отрицательным аргументом из-за ее малости, решение записывается в форме:

(4) в которой R - выражение в круглых скобках первой экспоненты (3).

При x=kt имеет место соотношение (5) и так как ННо, то имеет место возрастание глубины грунтового водоносного слоя из-за просачивания поливной воды.

Одновременно, нарастания толщи грунтового потока происходит и поднятие растворенных в ней солей, приводя к всасыванию минерализованной воды корневой системой и, тем самым, снижая, в определенной степени продукцию сельхозрастений. Последнее проводит к необходимости осуществлять промывку почвы и грунтово-почвенной воды перед засевами.



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

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