Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса исследований способов и технических средств для производства вермикомпоста. Цель и задачи исследований 11
1.1. Значение процесса вермикультивирования в сельском хозяйстве ... 11
1.2. Значение свойств и состава субстрата для производства вермикомпоста 16
1.3. Анализ существующих способов производства вермикомпоста... 20
1.4. Анализ технических средств, используемых для производства вермикомпоста 34
1.5. Цель и задачи исследований 41
2. Теоретические исследования рабочего процесса формующего устройства и расчет его параметров 43
2.1. Обоснование и описание конструктивно-технологической схемы устройства для формования гряд и распределения подкормки при производстве вермикомпоста 43
2.2. Теоретическое исследование схода субстрата с транспортера-распределителя 46
2.3. Определение параметров загрузочного окна формующего устройства 50
2.4. Анализ процесса заполнения формующего устройства 56
2.5. Определение усилия на преодоление сопротивления движению катка при разравнивании 60
2.6. Определение усилий на распределение частиц субстрата в формующем устройстве 63
2.7. Определение силы давления на нижнюю часть формообразовате-лей 67
2.8. Определение производительности и потребляемой мощности устройства 70
2.9. Выводы 75
3. Исследования физико-механических свойств субстратов 76
3.1. Характеристика субстратов 76
3.2. Методика исследований 76
3.3. Анализ экспериментальных исследований физико-механических свойств субстратов 82
3.4. Выводы 91
4. Экспериментальные исследования рабочего процесса и обоснование оптимальных параметров устройства для формования гряд и распределения подкормки при производстве вермикомпоста 93
4.1. Устройство и принцип действия экспериментальной установки ... 93
4.2. Программа исследований 97
4.2.1. Задачи исследований 97
4.2.2. Программа проведения экспериментов 97
4.3. Методика обработки экспериментальных данных 99
4.4. Результаты исследований влияния конструктивно-технологических параметров устройства на равномерность распределения субстрата при формовании гряд 105
4.5. Результаты исследований влияния конструктивно-технологических параметров устройства на равномерность распределения подкормки 116
4.6. Определение производительности и мощности экспериментальной установки при оптимальных режимах работы 127
4.7. Выводы 133
5. Обеспечение надежности работы устройства для формования гряд и распределения подкормки 135
5.1. Определение оптимальной длины консоли направляющих транспортера-распределителя ,,,
5.2. Анализ возникновения отказов в работе устройства для формования гряд и распределения подкормки 137
5.3. Методика расчета на прочность направляющих транспортера-распределителя 138
5.4. Выводы 142
6. Производственные испытания и расчет экономической эффективности устройства для формования гряд и распределения подкормки 144
6.1. Программа проведения производственных испытаний 144
6.2. Расчет экономической эффективности устройства для формования гряд и распределения подкормки 148
7. Общие выводы 154
Список литературы 156
Приложения 170
- Значение процесса вермикультивирования в сельском хозяйстве
- Теоретическое исследование схода субстрата с транспортера-распределителя
- Анализ экспериментальных исследований физико-механических свойств субстратов
- Устройство и принцип действия экспериментальной установки
Введение к работе
Интенсивное применение минеральных удобрений, химических средств защиты растений, ростактивирующих препаратов, проводимое до 1991 года, не только обеспечивало рост урожайности сельскохозяйственных культур, но и привело к негативным явлениям, таким, как ухудшение биологических свойств почвы, загрязнение ее группой тяжелых металлов. Применение минеральных удобрений не способствовало созданию естественных механизмов восстановления плодородия почвы, обогащению ее питательными веществами, грибами, бактериями, то есть компонентами, которые и делают ее почвой [1, 2, 3].
Повышение уровня подвижных элементов минерального питания в почвах отрицательно повлияло на биохимическую трансформацию свежего органического вещества и его гумификацию. В этих условиях интенсивность микробного разложения органических субстратов резко возрастает и осуществляется по наиболее простому минерализационному пути, который сопровождается выбросом углерода в виде СОг в атмосферу [4, 5, 6].
В условиях повышенной биологической активности, обусловливающей ускоренную минерализацию свежего органического вещества и быстрое возникновение его дефицита в почвах, значительно увеличилась микробиологическая нагрузка на гумус, что вызвало его интенсивное разложение. В нашей стране указанные причины привели к снижению плодородия почв, широкому развитию глобальных процессов деградации гумуса. Гумус является важным компонентом плодородия почв. Он активизирует биохимические и физиологические процессы, повышает обмен веществ и общий энергетический уровень процессов в растительном организме, способствует усиленному поступлению в него элементов питания, что сопровождается повышением урожая и улучшением его качества [4,7,8,9,10,11].
По обобщенным данным отечественных и зарубежных ученых, уменьшение содержания гумуса в почве на 1 % снижает урожайность зерновых культур в среднем на 5-6, а в ряде случаев - до 10 ц/га. За последние 25 лет существенно снизилось плодородие почвы, в Нечерноземной зоне ежегодно теряется гумуса 0,5-0,7 т/га, в Центрально-Черноземной зоне и на Северном Кавказе - 0,6-1,0 т/га. В связи с этим ежегодный недобор урожая всех сельскохозяйственных культур в РФ составляет 20 миллионов тонн зерновых единиц [12]. По данным Госкомстата России, урожайность зерновых культур в среднем за 1991-1995 годы составила 14,8, а в 1998 году - 7 ц/га. В стране в 1998 году собрано 47 миллионов тонн зерна, что более чем в два раза меньше, чем в 1978 году [13].
Поэтому одной из наиболее важных задач, требующих скорейшего решения для развития агропромышленного комплекса РФ, является воспроизводство плодородия почв.
Решить данную задачу можно, только мобилизуя все ресурсы органического сырья: солому, торф, отходы перерабатывающей промышленности, животноводства, птицеводства. При этом следует помнить, что необработанные навоз и птичий помет содержат семена сорных растений, более ста разновидностей гельминтов и других болезнетворных микроорганизмов, что предъявляет особые требования к их обеззараживанию и последующей подготовке к использованию [14, 15, 16].
Исходя из сложившейся ситуации, перед агрохимической службой и научными учреждениями ставится задача по разработке новых, высокоэффективных, экологически безопасных технологий использования органических удобрений. То есть повышение плодородия почв должно обеспечиваться, прежде всего, за счет органического вещества, созданного в растениеводстве и животноводстве. Решение данной задачи возможно путем переработки органических отходов сельскохозяйственного производства методом вермикультивирования.
В последние десять лет на территории России интенсивно внедряются технологии повышения почвенного плодородия методом вермикультиви-рования. Название метода происходит от латинского слова Vermis - червь. Выведенная первоначально в США особая порода дождевого красного калифорнийского червя в отличие от его дикого сородича - обычного дождевого (Eusenia foefida) характеризуется большей продолжительностью жизни (до 15 лет) и высоким коэффициентом размножения (1:1500 в течение года) [17]. Компонентами субстрата для калифорнийского червя являются навоз всех видов животных, помет птиц, отходы сельскохозяйственного и перерабатывающих производств. Наиболее благоприятные условия для его разведения создаются при использовании субстратов, содержащих до 20 % целлюлозы. При искусственном разведении калифорнийского червя выход вермикомпоста колеблется в пределах 500-600 кг на каждую тонну субстрата, при этом образуется 30-50 кг биомассы червей [18, 19, 20, 21].
По эффективности действия вермикомпост значительно превосходит традиционные органические удобрения. Он содержит целый ряд биостимуляторов, ферментов, биологически чист и не имеет запаха. В нем содержится до 60 % сухой органической массы, но значительно больше азота, фосфора, калия и микроэлементов. Достаточно отметить, что при внесении 1 т обычных органических удобрений образуется всего около 20 кг гумуса, тогда как віт вермикомпоста содержится от 270 до 300 кг гумуса. Доказано, что 1 т вермикомпоста заменяет до 10 т навоза [21, 22, 23].
В данной связи вермикомпост существенно влияет на сокращение сроков восполнения гумуса в почвах, быстрое восстановление их плодородия, повышение устойчивости почв к ветровой и водной эрозии. Наряду с этим вермикомпост способствует повышению не только содержания питательных элементов в почвах, но и микробиологической активности почв, так как в нем содержится огромное количество микроорганизмов (1,7-2,0 млрд шт. на 1 г, против 3,2 млн шт. в исходном субстрате). Использование
вермикомпоста ускоряет прорастание семян, снижает стресс при пересадке растений, способствует получению ранней продукции [24].
Не менее важное значение имеет широкое применение вермикомпоста в районах, неблагоприятных по экологическим условиям. Например, внесение вермикомпоста в норме 5-7,5 т/га снижает в почве содержание радионуклидов на 30 % [22].
Существуют различные способы вермикультивирования: в ящиках, емкостях, на стеллажах, в лотках, грядах, в которых большинство технологических операций осуществляется вручную. При промышленном производстве вермикомпоста широкое распространение получил грядно-лотковый способ вермикультивирования, технологический процесс которого включает в себя следующие операции: приготовление субстрата, формование из него гряды, заселение в нее червей и уход за ними, распределение дополнительной подкормки, сбор червей и заселение их в новую гряду, переработку полученного продукта для использования в растениеводстве. Однако реализация данного способа сдерживается отсутствием специальных технических средств по осуществлению ответственных и трудоемких операций технологического процесса вермикультивирования: формования гряд заданного размера и распределения подкормки. Использование серийных машин - погрузчиков фронтального типа, разбрасывателей органических удобрений, позволяет механизировать лишь операцию по формованию основной гряды, операция по распределению дополнительной подкормки осуществляется вручную. При этом образованная основная гряда не имеет четких границ, поэтому для придания ей заданных параметров также используют ручной труд [25].
Поэтому целью данной диссертационной работы является совершенствование технологии производства вермикомпоста, с разработкой устройства для механизации операций технологического процесса вермикультивирования: формования гряд заданного размера и распределения подкормки.
Значение процесса вермикультивирования в сельском хозяйстве
Вермикультивирование является специфической отраслью производства, которая относится к области биотехнологии. Ее специфичность заключается в том, что предметом и средством производства являются живые организмы, непосредственно дождевые черви и сопутствующий им комплекс микрофлоры. При этом конечным результатом данного производства является вермикомпост (биогумус) - продукт переработки органических отходов, прежде всего сельскохозяйственного производства и перерабатывающей отрасли, при помощи дождевых червей [26, 27].
После прохождения и переваривания компонентов корма (субстрата) в пищеварительной системе червей образуются так называемые копролиты (копрос - испражнения, литое - камень). Эти водопрочные комкообразные агрегаты обладают более ценными агрохимическими свойствами, чем гумус, образованный в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. Ряд исследователей отмечают, что в копролитах червей естественных популяций содержание гумуса составляет 11-15 %, а выведенных искусственно -до 35% [28, 29, 30, 31].
В пищеварительной системе червей происходит полимеризация низкомолекулярных продуктов распада органических веществ и формирование молекул гуминовых кислот, которые содержат в себе минеральные компоненты (кальций, железо и некоторые микроэлементы), что придает водо-прочность получаемому вермикомпосту. Внесение вермикомпоста в почву приводит к повышению устойчивости почв к ветровой и водной эрозии и уменьшению выщелачивания (вымывания) питательных элементов из почвы. Вермикомпост влияет на сокращение сроков восполнения гумуса в почвах, быстрое восстановление их плодородия [32, 33].
Первые хозяйства по культивированию червей на отходах сельскохозяйственного производства были созданы в конце 40-х годов в США. Выращенных червей использовали как наживку для рыбной ловли, как корм для рыб (главным образом аквариумных), комнатных животных и животных в зоопарках, а также и лабораторных животных. Позднее многие из этих хозяйств перешли на товарное производство вермикомпоста и биомассы червей [35].
В европейских странах культивирование дождевых червей на отходах наибольшее распространение получило в Италии. В начале 80-х годов в этой стране из отходов вырабатывали около 18 тыс. тонн вермикомпоста в год. Есть товарные хозяйства по производству вермикомпоста в Великобритании, Нидерландах, ФРГ и других странах Западной Европы. Переработкой отходов на вермикомпост с помощью дождевых червей занимаются и в странах Восточной Европы: в Польше, Венгрии, Чехословакии [14, 36].
Накоплен большой опыт вермикультивирования в странах Азии (Япония, Филиппины, Тайвань), Южной Америки и Австралии. За рубежом созданы фирмы, которые поставляют предпринимателям оборудование и маточную культуру червей, оказывают консультативную помощь по их разведению, организуют сбыт вермикомпоста и корма из червей [36, 37].
В нашей стране промышленным разведением червей с использованием органических отходов и производством на их основе вермикомпоста стали заниматься в 80-х годах. Вопросами технологии вермикультивирования и разработкой технических средств для ее осуществления занимались ученые: Игонин A.M., Морев Ю.Б., Городний Н.М., Гуцуляк В.Д., Ясенецкий В.А., Сташевский И.И., Бондаренко A.M., сделавшие значительный научный вклад в данной области. В настоящее время в Российской Федерации вопросами вермикультивирования занимаются более 50 производителей. В основном это товарищества, фермеры и другие организации [36]. Применение вермикомпоста в сельском хозяйстве сокращает использование минеральных макро- и микроудобрений, снижает засоренность полей, улучшает экологическую обстановку, дает возможность получить здоровую и экологически чистую продукцию [33].
В вермикомпосте аккумулировано большое количество питательных веществ, непосредственно усваиваемых растениями, имеется ряд ростовых веществ, витаминов, ферментов, антибиотиков, аминокислот, полезная микрофлора [38, 39]. Он обладает такими ценными свойствами, как большая вла-гоемкость, влагостойкость, гидрофильность, механическая прочность, отсутствие семян сорных растений. Вермикомпост способен удерживать до 70 % воды и по эффективности превосходит в 5-8 раз любое органическое удобрение (навоз, компост, сапропель, торф и др.) [2, 23].
Вермикомпост содержит целый комплекс полезных веществ и может быть использован под все сельскохозяйственные культуры. Он влияет на все стадии развития растений. Опытами установлено, что при применении вермикомпоста наблюдается тенденция ускорения развития растений и сокращение вегетационного периода [33, 40].
Дозы внесения вермикомпоста еще недостаточно изучены. Так, ряд исследователей считает, что оптимальными дозами под томаты в закрытом грунте являются 0,8-2,0 KT/MZ. ЭТИ дозы обеспечивают прибавку урожая то-матов 0,8-1,73 кг/м . Включение вермикомпоста в состав смеси под огурцы повышает их урожайность на 21,4-47,7 %. Наиболее целесообразной нормой для внесения в лунки под перец сладкий оказалась доза 100 г, которая повысила урожайность на 72 % [2, 24, 41, 42, 43, 44].
Наибольшая урожайность капусты получена при внесении вермикомпоста из расчета 4 и 6 т/га. Прибавка урожая на этих вариантах составила соответственно 26 % и 31,6 %. Использование вермикомпоста при выращивании капусты способствует не только повышению урожайности, но и улучшению ее качественных показателей. Эта тенденция четко прослеживается по содержанию витамина С в кочанах капусты. На вариантах, где вносился вермикомпост, содержание витамина увеличивалось на 6,9-7,8 мг. При использовании вермикомпоста повышалось содержание сухого вещества на 0,1-0,4 %, снижалось количество нитратов на 5-165 мг/кг [45].
С увеличением дозы вермикомпоста от 2 до 6 т/га прибавки урожая зерна возрастали с 3,4 до 6,1 ц/га, кукурузы с 7 до 12 ц/га [46].
Внесение вермикомпоста под картофель и овес повысило урожайность картофеля на 32-67 %, а зеленой массы овса на 17-32 %. Качество клубней картофеля и зеленой массы овса улучшалось по таким показателям, как содержание сухого вещества, Сахаров, целлюлозы, переваримого протеина, кормовых единиц; снижалась степень пораженности этих сельскохозяйственных культур вредителями. При внесении вермикомпоста увеличивается скорость созревания и улучшается лежкость клубней картофеля, возрастает содержание белкового азота [37, 47, 48].
Исследованиями ученых разных стран доказано, что вермикомпост положительно влияет не только на урожайность сельскохозяйственных культур, ускорение созревания, устойчивость против неблагоприятных погодных факторов, но и дает возможность получить биологически ценную продукцию [43].
В последние годы поднимается интерес к червям как к источнику животного белка для сбалансирования кормовых рационов животных, птицы, рыб, пушных зверей, а также белковой добавки, обладающей лечебно-профилактическими свойствами [49].
Теоретическое исследование схода субстрата с транспортера-распределителя
Трудоемкими операциями при производстве вермикомпоста являются формование гряд и распределение подкормки.
Для механизации данных технологических операций разработано устройство для формования гряд заданного размера и распределения подкормки при производстве вермикомпоста [80, 81], которое включает в себя (рис. 2.1) размещенный на самоходной тележке 1 цилиндрический бункер 2, внутри которого по всей высоте радиально установлены счесывающий транспортер 3 и перегородка 4, которая закреплена при помощи шарниров 5 с возможностью поворота в горизонтальной плоскости. Перегородка 4 снабжена ограничительными упорами 6, закрепленными по обеим ее сторонам на внутренней поверхности бункера. Счесывающий транспортер 3 жестко связан с вертикальным приемным желобом 7, выполненным в виде трубы с окном 8 прямоугольной формы. Высота окна 8 равна высоте счесывающего транспортера 3. Под приемным желобом, который установлен в центре бункера, размещен транспортер-распределитель 9. Он крепится к передвижной платформе 10, при помощи которой осуществляет возвратно-поступательное движение по направляющим 11. На обоих концах транспортера-распределителя 9 установлены формообразующие устройства, состоящие из двух формообразователей 12, 13, которые шарнирно крепятся к телескопической трубе 14, жестко соединенной с рамой транспортера-распределителя 9. С помощью телескопической трубы 14 выставляется необходимый размер загрузочного окна 45, а с помощью шарнирного соединения 15 выставляется заданный угол наклона формообразователей. Упоры 16 осуществляют жесткую связь формообразователей с телескопической трубой 14, тем самым исключают поперечное смещение формообразующего устройства в процессе формования гряды. Катки 17 осуществляют процесс разравнивания верхних слоев гряды.
Формообразователи 12, 13 состоят из верхней 18 и нижней 19 частей, шарнирно соединенных между собой. Стопор 20 образует единую плоскость из верхней и нижней частей формообразователей. Вращение рабочих элементов счесывающего транспортера 3 осуществляется от привода, состоящего из электродвигателя 21, редуктора 22 и цепных передач 23, 24. Круговое движение счесывающего транспортера 3 и приемного желоба 7 осуществляется от привода, включающего в себя электродвигатель 25, редуктор 26 и цепную передачу 27. Движение тележки и вращение приводного барабана транспортера-распределителя 9 осуществляются от привода, состоящего из электродвигателя 28, редуктора 29 и цепных передач 30, 31, 32, 33. Возвратно-поступательное движение транспортера-распределителя 9 по направляющим 11 происходит посредством передачи винт - гайка 34. Устройство для формования гряд работает следующим образом. После загрузки субстрата в бункер 1 включаются электродвигатель 21 привода рабочих элементов счесывающего транспортера 3 и электродвигатель 25 привода приемного желоба 7. В результате этого одновременно происходит вращательное движение счесывающего транспортера 3 и его рабочих элементов, с помощью которого происходит выгрузка субстрата через окно 8 приемного желоба 7 на ленту транспортера-распределителя 9. Транспортер-распределитель 9 выгружает субстрат в загрузочное окно АВ формующего устройства, где с помощью двух формообразователей 12, 13 и разравнивающего катка 17 происходит формование гряды с заданным поперечным сечением. С помощью реверсивного электродвигателя 28 привода транспортера-распределителя 9 данная установка может формовать гряды с обеих сторон.
Предлагаемое устройство обеспечивает не только формование гряд заданного размера, но и в дальнейшем равномерное распределение подкормки из свежего субстрата. Для распределения свежей подкормки с правой стороны гряды убирается стопор 21 и откидывается нижняя часть 20 левого фор-мообразователя, а правый формообразователь остается в исходном положении.
Субстрат выгружается из бункера 1 слоем высотой hCJl на транспортер-распределитель 9, с которого сходит в загрузочное окно формующего устройства (рис. 2.1). Для анализа процесса схода субстрата с транспортера-распределителя воспользуемся расчетной схемой представленной на рис. 2.2. Все материальные частицы субстрата, образующие слой высотой h и лежащие на горизонтальном участке ленты транспортера-распределителя, движутся равномерно и прямолинейно с постоянной линейной скоростью [82, 83, 84]:
Анализ экспериментальных исследований физико-механических свойств субстратов
Исследование рабочего процесса устройства для формования гряд при производстве вермикомпоста невозможно без изучения физико-механических свойств субстратов, с которыми проводятся эти исследования.
При осуществлении процессов формования гряд и распределения подкормки рабочими органами машины преодолеваются сопротивления, оказываемые субстратом. Эти сопротивления обусловлены внутренним трением частиц субстрата, а также трением субстрата о рабочие органы устройства для формования гряд. На физико-механические свойства субстратов большое влияние оказывают фракционный состав компонентов и их влажность W.
Коэффициенты внешнего трения движения /д, покоя fn и внутреннего трения7в существенно влияют на энергетические и качественные показатели работы устройства, в частности на равномерность распределения субстрата [97, 98]. При формовании гряды заданного размера существенное влияние на данный процесс оказывает угол обрушения Ооб, с учетом которого выбирается угол наклона формообразователей формующего устройства р.
Для проведения исследований были использованы субстраты на основе ферментированных навоза КРС и птичьего помета, с добавлением цел-люлозосодержащих компонентов - гречневой лузги, измельченной соломы, опилок. В субстратах, приготовленных на основе навоза КРС, целлю-лозосодержащий компонент составил 20 % от общего объема, это объясняется тем, что навоз КРС отличается высокой щелочностью, а в субстратах на основе помета - 50 %, так как он обладает высокой на основе помета - 50 %, так как он обладает высокой кислотностью [37, 56, 57]. Крупность частиц компонентов субстратов составила 2-5 мм.
Влажность субстратов варьировалась в пределах 40-70 %. Нижний предел влажности 40 % способствует улучшению процесса смешивания различных компонентов субстрата. Верхний предел влажности характеризуется тем, что при влажности субстрата выше 70 % вода вытесняет находящийся в нем кислород, лишая, таким образом, червей возможности дыхания [62, 63]. Влажность определялась методом высушивания 3 навесок субстратов в сушильном шкафу ШС-150 в течение 4-х часов при t = 105 С. Высушивание проводилось до постоянной массы. Масса навесок определялась при помощи весов лабораторных квадратурных ВЛКГ-500 г-М (рис. 3.1). Влажность субстратов W, %,определялась по формуле [100]: Ж = Мн Мк100, (3.1) где Мн - масса навески до сушки, г; Мк - масса навески после сушки, г. Объемная масса исследуемых субстратов определялась с помощью мерного ящика 0,5x0,5x0,4 м и весов ВП-50 с погрешностью 0,1 % [100]. Коэффициент динамического трения по различным поверхностям (сталь, резина, дерево, бетон) (рис. 3.2) определялся на приборе, представленном на рис. 3.3, 3.4. Он состоит из желоба 1 и рамки 2. Рамка 2 опирается катками 3 на направляющие 4 и соединена с грузовой чашкой 11 металлическим тросиком 7, перекинутым через блок 8. На нижних направляющих 6 установлена съемная пластина 5 из исследуемого материала с зазором от подвижной рамки 2 0,5-2 мм. Субстрат в рамке 2 прижимается к исследуемому материалу крышкой 10, на которую устанавливают груз 9. При помощи регулируемых опор 12 устанавливается положение прибора относительно горизонтальной плоскости. Опыты проводились следующим образом. В рамку 2 загружали исследуемый субстрат (примерно до половины рамки) и закрывали его крышкой 10 178x239 мм, на которую устанавливался груз 9. Удельное давление гру-за 9 на крышку 10 составило 0,004 кг/см [100]. Затем в грузовую чашку 11 помещали грузики до тех пор, пока рамка не начинала движение. Опыты для каждого субстрата проводились с пятикратной повторностью. Коэффициент трения движения по различным поверхностям определялся по формуле [100]: где /д- коэффициент трения движения; Fs- суммарная сила трения, кг; F - сила трения рамки при холостом ходе, кг; N- вес пробы субстрата совместно с дополнительным грузом, кг. Коэффициент внутреннего трения определялся на той же установке (рис. 3.3), по методике, описанной при определении коэффициента трения движения. Отличительной особенностью в проведении данного исследования является то, что в желоб 1 засыпали исследуемые субстраты. Коэффициент внешнего трения в покое по рабочей поверхности (сталь, резина, дерево, бетон) определялся на приборе, представленном на рис. 3.5, 3.6. Он включает в себя ящик со стеклянной стенкой 1, который крепится к основанию 2 при помощи шарнира 3, пере дачу винт - гайка 4, при помощи которой осуществляется наклон ящика 1 на определенный угол (р.
Устройство и принцип действия экспериментальной установки
Для исследования процессов формования гряд заданного размера и распределения подкормки при производстве вермикомпоста была изготовлена экспериментальная установка [75]. Она состоит (рис. 4.1, 4.2) из размещенного на самоходной тележке 1 транспортера-распределителя 2 на передвижной платформе 3, при помощи которой он осуществляет возвратно-поступательное движение по направляющей 4. На обоих концах транспортера-распределителя 2 установлены формообразующие устройства, состоящие из двух формообразователей 5, 6, которые шарнирно крепятся к телескопической трубе 7, жестко соединенной с рамой транспортера-распределителя 2. С помощью телескопической трубы 7 выставляется необходимый размер загрузочного окна АВ, а с помощью шарнирного соединения 8 выставляется заданный угол 13 наклона формообразователей. Упоры 9 осуществляют жесткую связь формообразователей с телескопической трубой 7, тем самым исключая поперечное смещение формообразующего устройства в процессе формирования гряды. Катки 10 осуществляют процессы разравнивания верхнего слоя гряды в формующем устройстве.
Каждый формообразователь состоит из верхней 11 и нижней 12 частей, шарнирно соединенных между собой. Стопор 13 образует единую плоскость из верхней и нижней частей формообразователя. Транспортер-распределитель 2 состоит из приводного и натяжного барабанов 13, 14, верхних и нижних роликоопор 15, 16. Длина транспортера L - 6 м выбиралась из условий обеспечения технологического процесса формования гряды. Вращение приводного барабана транспортера-распределителя 2 осуществляется от мотора-редуктора 20 мощностью 2 кВт через цепную передачу 21. Технологический процесс формования гряды осуществляется следующим образом. Исследуемый субстрат укладывается равномерным слоем на ленту транспортера-распределителя 2, который выгружает субстрат в выгрузное окно АВ формующего устройства. При помощи формообразователей 10,11 происходит (рис. 4.4) формование гряды 2 с заданным поперечным сечением (И - высота гряды; Ь\ - ширина нижнего основания гряды; (3 - угол наклона боковых поверхностей гряды). Технологический процесс распределения свежей подкормки осуществляется следующим образом. Для того, чтобы произвести распределение подкормки с правой стороны основной гряды 2, убирается стопор 16 и откидывается нижняя часть левого формообразователя, а правый формообразова-тель остается в исходном положении. Транспортер-распределитель 2 на передвижной платформе 3 перемещается по направляющей 4 в поперечном направлении на расстояние, равное bi - толщине слоя свежей подкормки, после чего осуществляется процесс распределения. Основными задачами исследований явились изучение процессов формования гряд и распределения подкормки экспериментальной установкой, обоснование ее оптимальных режимно-технологических параметров и проверка проведенных теоретических исследований. При исследовании за основной показатель, характеризующий работу установки для формования гряд, принималась равномерность распределения субстрата в процессе формования основной гряды и при распределении подкормки. Поэтому в процессе проведения экспериментальных исследований необходимо было определить закономерность распределения субстрата по длине гряды в зависимости от vw - скорости движения ленты транспортера-распределителя; /гсл - высоты слоя на ленте транспортера-распределителя; vyCT - скорости движения устройства. В основу программы проведения экспериментальных исследований был положен метод математической теории планирования многофакторных экспериментов, который позволяет выявить и оценить влияние факторов на принятый критерий оптимизации [102, 103, 104, 105, 106, 107, 108]. При проведении экспериментальных исследований использовался субстрат помет + опилки, обладающий худшими физико-механическими свойствами (коэффициенты внешнего и внутреннего трения) по сравнению с другими субстратами, исследованными в главе 3.
