Введение к работе
Актуальность. Пчелы являются основными опылителями энтомофиль-ных сельскохозяйственных растений. В настоящее время 95 % пчелиных семей входят в состав частных пасек или личных подсобных хозяйств. Механизация, электрификация и автоматизация трудоемких технологических операций на таких пасеках находится на уровне XIX века. Это сильно снижает производительность труда, повышает себестоимость продукции пчеловодства и делает производимый мед неконкурентоспособным в сравнении с импортным, что снижает продовольственную безопасность страны. Наиболее трудоемким процессом является откачка меда. Своевременная откачка меда способствует повышению медопродуктивности, так как пчелиные семьи с увеличенной активностью восстанавливают медовые запасы. При ограниченном количестве сот качественно откачанные медовые рамки являются местом для посева яиц маткой и, соответственно, способствуют развитию пчелиных семей. В современных условиях хозяйствования в 95 % случаев пчеловоды осуществляют откачку меда с использованием собственной физической силы для привода центрифуги (медогонки), что снижает производительность труда более чем в 4,5 раза. Кроме того, по мере увеличения физической усталости, пчеловоду трудно поддерживать требуемую скорость вращения центрифуги постоянной. Это приводит к поломке соторамок или неполной откачке товарного меда. Известно, что на отстройку 1 кг воска пчелиная семья расходует 3,6 кг меда, то есть ценная энергия пчелиной семьи тратится не на выкармливание расплода и восстановление медовых запасов, а на реставрацию сотов. Производимые в настоящее время медогонки с электроприводом неэффективны и приводят к некачественной откачке, так как не учитывают закономерности удаления меда из соторамок в системе переменных масс.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с госбюджетной темой ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» «Разработка и исследование энергосберегающих технологий, оборудования и
источников электропитания для АПК» на 2006-2010 гг. (ГР № 01200113477).
Научная гипотеза: при рациональном режиме работы электропривода центрифуги, учитывающем закономерности движения меда из соторамок, повышается качество откачки меда и снижается трудоемкость процесса.
Цель работы: обосновать рациональный режим работы электропривода центрифуги для откачки меда на основе использования закономерностей процесса удаления меда из соторамок в системе переменных масс.
Объект исследования процесс откачки меда из соторамок, регулируемый электропривод центрифуги.
Предмет исследования - закономерности удаления меда из соторамок в системе переменных масс, приводные характеристики регулируемого электропривода центрифуги для откачки меда. Задачи исследования.
Выявить закономерности движения меда из соторамок в центрифуге при откачке и получить соответствующую математическую модель.
Определить диапазон регулирования скорости вращения барабана центрифуги в зависимости от физико-химических свойств меда.
Получить основные приводные характеристики центрифуги для откачки меда: инерционную, механическую, нагрузочную.
Экспериментально подтвердить расчетные значения приводных характеристик и обосновать режим работы центрифуги.
Усовершенствовать методику выбора рационального электропривода центрифуги для откачки меда.
Провести технико-экономическое обоснование применения регулируемого электропривода центрифуг для повышения производительности и качества откачки меда.
Научная новизна.
Выявленные закономерности движения меда из соторамок в центрифуге при его откачке, позволяющие рассчитать значения параметров приводных характеристик.
Функциональные зависимости между физико-химическими свойствами меда и динамическими параметрами рабочей машины, позволяющие получить рациональный режим работы электропривода центрифуги.
Уравнения для расчета приводных характеристик регулируемого электропривода центрифуги для откачки меда которые, могут быть использованы при проектировании центрифуг другого назначения.
4. Методика выбора рационального электропривода центрифуги для от
качки меда, рекомендуемая для проектирования центрифуг в пчеловодстве.
Практическая значимость.
Приводные характеристики центрифуги для откачки меда, позволяющие разрабатывать рациональный электропривод центробежных машин в системе переменных масс для удаления вязких жидкостей.
Новые режимы работы электропривода центрифуги повышают качество откачки и снижают энергоемкость процесса удаления меда из соторамок.
Принципиальная электрическая схема автоматизированного электропривода, учитывающая режимы работы и параметры рабочего органа.
Разработанные алгоритмы функционирования электропривода, база данных (свид. РФ № 2011620084), программа расчета частоты вращения центрифуги (свид. РФ № 2011610006) дают возможность запрограммировать контроллер системы управления для реализации рационального режима работы.
На защиту выносятся следующие основные положения:
функциональные зависимости между физико-химическими свойствами меда и динамическими параметрами рабочей машины регулируемого электропривода;
уравнения для расчета приводных характеристик регулируемого электропривода центрифуги для откачки меда;
усовершенствованная методика выбора рационального электропривода центрифуги для откачки меда;
рациональный режим работы электропривода, повышающий качество откачки меда с сохранением низкой энергоемкости процесса;
результаты экспериментальных исследований;
алгоритм программирования контроллера;
результаты технико-экономического обоснования.
Реализация результатов исследования. Результаты исследования внедрены в учебный процесс ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»; материалы исследований и макетный образец центрифуги для откачки меда с регулируемым электроприводом переданы в ООО «ЗИП-Партнер» для подготовки серийного производства.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях КГАУ «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» с 2006 по 2009 г.; на международной научно-практической конференции «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства», ВГСХА, Волгоград, 2006; на Российской научно-практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе», в Ставрополь (СГАУ, 2007-2010 гг.).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 16 печатных работах, в том числе три статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК, а также получены два свидетельства на программные продукты.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка используемых источников и 5 приложений. Работа содержит 109 страниц основного текста, 39 рисунков, 7 таблиц. Список использованных источников содержит 105 наименований.
