Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние механизации процесса отделения примесей от навоза. цели и задачи исследований ... 9
1.1. Краткий анализ использования навоза и обоснование технологии его внесения в условиях Республики Казахстан и Костанайской области 9
1.2. Обоснование процесса отделения примесей от навоза 14
1.3. Анализ существующих устройств для отделения примесей от навоза 17
1.4. Классификация отделителей примесей от навоза 24
1.5. Обзор выполненных исследований по определению физико-механических свойств навоза 29
1.6. Выводы из обзора литературных источников 35
1.7. Цели и задачи исследования 36
2. Теоретическое обоснование параметров конструкции отделителя примесей от навоза 38
2.1. Обоснование конструкции отделителя твёрдых примесей от навоза.. 38
2.2. Теоретическое описание процесса захвата, затягивания и сжатия навоза барабаном и катком 42
2.3. Определение пропускной способности отделителя твёрдых примесей от навоза 49
2.4. Определение угла начала раскрытия решета 55
2.5. Определение координаты (абсциссы) точки удара решета об отбойный стержень 61
2.6. Определение траектории движения решета 63
2.7. Выводы 67
3. Методика экспериментальных исследований 69
3.1. Лабораторная установка для изучения продавливайия навоза через перфорированную поверхность 69
3.2. Краткая характеристика материала для проведения экспериментов.. 71
3.3. Методика и приборы для определения влажности навоза 72
3.4. Методика и приборы для определения усилия прижатия катков к рабочей поверхности установок 74
3.5. Методика исследования максимального уровня звука 76
3.6. Методика проведения отсеивающих экспериментов 82
3.6.1. Методика отсеивания факторов методом ранговой корреляции 82
3.6.2. Методика исследования влияния межосевого расстояния и материала катков на процесс продавливания 84
3.6.3. Методика отбора факторов методом случайного баланса 87
3.7. Методика исследования рабочего процесса отделителя твёрдых примесей от навоза 88
3.8. Обоснование параметров оптимизации 91
3.9. Количество опытов и их повторность 94
3.10. Выводы 95
4. Результаты экспериментальных исследований... 96
4.1. Исследование коэффициента трения скольжения навоза 96
4.2. Исследование скольжения продавливающего катка по перфорированной поверхности отделителя 99
4.3. Результаты отсеивающих экспериментов 102
4.3.1. Результаты опроса специалистов методом ранговой корреляции... 102
4.3.2. Результаты отсеивания методом двухфакторного дисперсионного анализа 103
4.3.3. Результаты отсеивания факторов методом случайного баланса 107
4.4. Результаты исследований максимального уровня звука 114
4.5. Исследование процесса продавливания навоза при отделении твёрдых примесей 122
4.6. Исследование процесса выделения твёрдых примесей 127
4.7. Выводы по результатам экспериментальных исследований 132
5. Производственные испытания и экономическая эффективность процесса выделения твёрдых примесей на барабанном отделителе 133
5.1. Производственные испытания 133
5.2. Расчёт экономической эффективности процесса отделения твёрдых примесей барабанным отделителем 135
Общие выводы по работе 140
Литература 143
Приложения 153
- Краткий анализ использования навоза и обоснование технологии его внесения в условиях Республики Казахстан и Костанайской области
- Обзор выполненных исследований по определению физико-механических свойств навоза
- Методика исследования максимального уровня звука
- Расчёт экономической эффективности процесса отделения твёрдых примесей барабанным отделителем
Введение к работе
Сохранение и повышение плодородия почв является одной из основ ных проблем стоящих перед сельским хозяйством Республики Казахстан (РК). В системе мероприятий направленных на решение этой проблемы одно ( из главных мест принадлежит удобрениям. Комплексное применение мине- ральных и органических удобрений, покрывающее потребность в питатель-ных веществах, в последнее время, по многим причинам затруднено. Высокая стоимость минеральных удобрений, недостаточные объёмы накапливаемого навоза на местах, дефицит которого составляет 82 ...88 % за последние три десятилетия, приведут к внедрению технологий внесения удобрений, обеспечивающих не только более рациональное их использование, но и позволяющих улучшить условия питания растений.
Получившая в хозяйствах технология сплошного внесения разбрасыванием имеет ряд недостатков: высокую неравномерность распределения удобрений по полю; большие потери питательных веществ из-за разрыва во времени между распределением по полю и заделкой в почву; существенную уп-лотняемость почвы ходовыми колёсами агрегата и др.
Одним из путей повышения продуктивности сельскохозяйственных * культур, окупаемости затрат на внесение органических удобрений и сниже- ния дефицита навоза (за счёт меньших норм внесения) является локальное внесение.
Вследствие несовершенства технологии и технических средств по его удалению из помещений, нарушения условий хранения на животноводческих фермах и другим причинам, в нём присутствуют различные, трудно разлагающиеся примеси (строительные материалы, металлический лом, изделия из пластмассы, обрывки ткани и резины, ампулы медицинских препаратов и другие включения). Наличие инородных примесей делает осуществление процесса локального внесения затруднительным. Кроме этого выделение
, примесей способствует стабилизации режимов работы машин и оборудова- ния, повышению их эксплуатационной надёжности. В связи с этим, предварительная подготовка навоза должна включать операции по выделению примесей от навоза.
Выделение примесей осуществляется с помощью различных устройств и приспособлений. Существующие конструкции отделителей примесей, в основном, предназначены для выделения примесей из жидкого или сухого навоза и мало приспособлены для выделения примесей от навоза вязкопластичного состояния.
Вязкопластическое состояние навоза обуславливает так называемая структурная вязкость, которая включает пластическую вязкость, состоящую из изотермической константы среды и составляющую от предельного напряжения сдвига, уменьшающуюся при увеличении градиента скорости сдвига между частицами среды. Структурная вязкость и предельное напряжение сдвига, присущие грубодисперсной среде, как навоз малого срока хранения, обладающий влажностью более 50 %, позволяют отнести его к категории вязкопластичных сред.
Вышеизложенное предопределило цель работы: повышение эффективности процесса продавливания навоза вязкопластичного состояния с отделением примесей.
Объекты исследования. Процесс продавливания и выделения твёрдых примесей от навоза в вязкопластичном состоянии.
Предмет исследования. Закономерности изменения степени очистки, эффективности продавливания навозной массы и пропускной способности от конструктивно-режимных параметров барабанного отделителя твёрдых примесей.
Методика исследования: Физико-механические свойства навоза определяли по существующим методикам. В качестве очищаемой массы использовался подстилочный навоз крупного рогатого скота 3-х месячного хранения влажностью 50...80 %, относящийся к категории вязкопластичных сред.
Обоснование конструктивно-режимных параметров отделителя твёрдых примесей и изучение рабочего процесса осуществляли на основе теоретического анализа. Для проверки их основных положений проводили экспериментальные исследования.
Изучение влияния основных режимных параметров отделителя на эффективность продавливания навоза через перфорированную поверхность барабана и степень очистки твёрдых примесей из навоза вязкопластичного состояния осуществляли по методике планирования активного эксперимента. При проведении отсеивающих экспериментов основным оценочным показателем работы устройства была принята эффективность продавливания навоза через перфорированную поверхность. При проведении основных экспериментов за оценочный показатель дополнительно была принята степень очистки твёрдых примесей.
Научная новизна. Выполнена классификация устройств для отделения твёрдых примесей от навоза. Разработана и обоснована конструктивная схема установки для отделения твёрдых примесей от навоза вязкопластичного состояния по заявке на изобретение Республики Казахстан (РК)№ 2003/0014.1 01 от 7.01.2003.
Установлены рабочие зоны взаимодействия цилиндрической перфорированной поверхности с прижимным катком, конструктивно-режимные параметры элементов очистки отдельных решёт и пропускной способности. Получены уравнения, адекватно описывающие процессы отделения твёрдых примесей и продавливания через перфорированную поверхность при обработке навоза вязкопластичного состояния.
Практическую ценность представляют:
Конструкция отделителя твёрдых примесей от навоза;
Методика расчёта конструктивно-режимных параметров отделителя;
Результаты проверки в лабораторных и производственных условиях основных положений работы.
8 Реализация результатов исследований. Результаты исследований * могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями и инженерной службой сельскохозяйственных предприятий при проектировании устройств для отделения твёрдых примесей от навоза вязкопластичного состояния. * Опытные образцы отделителя твёрдых примесей проходили проверку и были внедрены в ТОО «Фрунзенское», ТОО «Достык-Тубек» Костанайской области.
Результаты исследований используются в учебных процессах Костанайского государственного университета им. А. Байтурсынова и Костанайского инженерно-экономического университета им. М. Дулатова.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и научных сотрудников Костанайского ГУ им. А. Байтурсынова в 2000...2003 г.; Костанайском ИнЭУ им. М. Дулатова в 2002 г., Оренбургском ГАУ в 2002, 2003 г.г., а также на техническом совете Департамента сельского хозяйства и продовольствия РК Костанайской области в 2003 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы. ' Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и предложений, списка использованной литературы (106 наименований). Работа изложена на 180 страницах машинописного текста, содержит 58 рисунков, 19 таблиц, 13 приложений.
Краткий анализ использования навоза и обоснование технологии его внесения в условиях Республики Казахстан и Костанайской области
Одной из основных проблем стоящих перед сельским хозяйством Республики Казахстан является сохранение и повышение плодородия почв. Отсутствие должного внимания к внедрению прогрессивных технологий направленных на решение этой проблемы приведёт к снижению плодородия почв и урожайности выращиваемых культур.
Статистические данные по РК и Костанайской области [1,2,3] основных показателей растениеводства и животноводства за последние три десятилетия позволили проанализировать изменение состояния сельскохозяйственного производства Костанайской области и РК в целом. Рост основных показателей растениеводства и животноводства в период с 1970 по 1980 годы (рис. 1.1) характеризует экстенсивный этап развития сельского хозяйства.
Для проведения анализа и определения общего поголовья животных была использована методика пересчёта всех животных в условные головы крупного рогатого скота через коэффициенты перевода [8,16]. Рост показателей составил 17,5 и 22,6 %. Незначительный прирост поголовья животных 8...10% при снижении общих посевных площадей на 3,5 % в период с 1980 по 1990 год объясняется переводом сельского хозяйства на освоение прогрессивных агротехнических приёмов интенсивной технологии и внедрения высокоурожайных сортов культур. В 1990 году общий прирост поголовья животных по сравнению с 1970 годом составил 26 %. Посевные площади увеличились на 13,6 % [1,3].
Резкое снижение показателей в РК по известным причинам начинается в 1992 году. На конец 1999 года оно составило по посевным площадям в 2,3 раза и в 2,55 раза по поголовью скота в условных головах КРС. Ежегодное сокращение посевных площадей составило 11...18%. Сокращение поголовья животных от предыдущего года в среднем происходило на 11... 15 %. С развитием крестьянских (фермерских) хозяйств с 1999 года происходит увеличение как посевных площадей (на 6%), так и поголовья животных (на 1,5%). Подобная ситуация сложилась и в Костанайской области. Изменение основных показателей сельскохозяйственного производства области представлены в Приложении А. За рассматриваемый период снижение посевных площадей произошло в 2 раза, а сокращение поголовья скота в 3 раза.
В сложившихся экономических условиях поддержание плодородия почвы оказалось сложной задачей. В системе мероприятий направленных на решение этой проблемы одно из главных мест принадлежит минеральным и органическим удобрениям. Потребность в питательных веществах необходимо покрывать за счёт комплексного применения минеральных и органических удобрений [5,8,9,10,12]. Падение объёмов производства в Республике по выпуску минеральных удобрений (в 46 раз [1,3]) и высокая стоимость существенно повлияли на их покупательскую способность. Внесение минеральных удобрений (рис. 1.2) в пересчёте на 100 % питательных веществ сокра и тилось с 1994 года по 1999 год в 6,6 раза. Удельный вес удобренной площади минеральными удобрениями снизился в 3 раза (с 2,7 % в 1994 году до 0,9 % в 1999 году Выходом из сложившегося положения является, на наш взгляд, поддержание плодородия почвы за счёт использования, более доступных, органических удобрений, в частности, навоза животных.
Навоз не только повышает урожайность сельскохозяйственных культур и улучшает плодородие почв, но и положительно влияет на физико-механические и биологические свойства почвы. Кроме этого, он содержит все необходимые растениям питательные вещества: азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо и микроэлементы - бор, молибден, кобальт и другие [16,21]. Благодаря воздействию навоза улучшаются структура почвы, её водный и воздушный режимы, уменьшается вредное влияние почвенной кислотности на жизнедеятельность микроорганизмов и рост растений.
Многими опытными учреждениями и практикой передовых хозяйств установлено, что применение органических удобрений не только улучшает питание растений, но и обеспечивает условия (фон), при которых резко повышается эффективность применения минеральных удобрений [8,9]. Количество навоза, накапливающегося в хозяйстве, зависит от поголовья скота, продолжительности стойлового периода, количества подстилки и скормленных кормов. Накопление навоза ориентировочно определили по следующей методике. Суточных выход навоза от одной головы скота пересчитали на всё поголовье. В условиях зоны Северного Казахстана продолжительность стойлового периода составляет в среднем 210 дней. При определении количества навоза использовались средние табличные значения для стойлового периода в зависимости от вида скота [10].
Наибольший выход навоза наблюдается (рис. 1.3) в 1990 году. Общее снижение объёмов накопленного навоза в 1999 году составило 38,4 % по сравнению с 1990 годом. Вышеописанная ситуация наблюдается и в Костанайской области. Общее поголовье скота в условных головах КРС уменьшилось в 2000 году по сравнению с 1992 годом в 3 раза. Особенно эти изменения затронули поголовье крупного рогатого скота и овец. Снижение их поголовья произошло соответственно на 70 и 85 %. Поголовье свиней и лошадей уменьшилось в 1,64 и 1,69 раза соответственно. Выход навоза сократился с 1992 года по 2000 год в 3,23 раза [11] (Приложение А).
Наиболее рациональными дозами внесения полуперепревшего навоза на обыкновенных чернозёмах при разбросном способе, получившем наибольшее распространение в хозяйствах, является 20...30 т/га [6,7]. При этой технологии за весь рассматриваемый период, по нашим расчётам, удельная норма внесения органического удобрения не превысила 3,69 т/га. При минимальной ежегодной норме внесения 20 т/га дефицит органических удобрений составляет от 82 до 88 % во все периоды времени [11]. Количество органического удобрения (навоза всех животных) приходящихся на единицу площади не хватает для внесения в рекомендуемых нормах. Значит, причиной дисбаланса между необходимым количеством навоза в качестве удобрения и фак 13 фактическим выходом является не только соотношение посевных площадей и общего поголовья животных.
Сплошное внесение имеет ряд других недостатков, а именно высокую неравномерность распределения удобрений по полю, достигающую 40...45 % [21]; большие потери питательных веществ из-за разрыва во времени между распределением по полю и заделкой в почву; существенную уплотняе-мость почвы ходовыми колёсами агрегата и др. По данным Вокейского филиала Литовского НИИЗ и др. НИИСХ [4,5,21] снижение азота в течение 10 суток после разбрасывания происходит в 3,2...14 раз, а увеличение сухого вещества в 1,5...2 раза. При этом большие потери азота и образования сухого вещества происходят весной, чем осенью. Высокая стоимость минеральных удобрений, отсутствие времени на отдельное внесение, недостаточные объёмы накапливаемого навоза на местах, по нашему мнению, приведут к внедрению технологий внесения удобрений, обеспечивающих не только более рациональное их использование, но и позволяющих улучшить условия питания растений.
Обзор выполненных исследований по определению физико-механических свойств навоза
К основным физико-механическим свойствам навоза, оказывающим влияние на технологию и средства механизации при уборке, очистке, погрузке, транспортировке и распределении по полю, относятся влажность, плотность, липкость, прочность, трение скольжения, сопротивление сдвигу и т.д.
Влажность навоза - главный фактор, определяющий его физико-механические свойства. Определяется она массовым методом с учетом сырой и абсолютно сухой навески. Гимейном СМ. [42] изучались физико механические свойства навоза, уложенного в штабель и находящегося в нём в течение времени, достаточного для подготовки его к внесению в почву. Исследованию подвергался навоз двух- и восьмимесячного хранения, который по существующей классификации, соответствует полуперепревшему и перепревшему состоянию. Высота штабеля составляла 1,5 м, ширина 2 м и длина более 10 м. При этом естественная наименьшая влажность навоза на различных уровнях, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении по штабелю составляла 70 %. Влажность готовых к внесению органических удобрений составляет 40...80 % [12].
Плотность навоза оказывает заметное влияние на действие рабочих органов машин. На плотность влияют вид подстилочного материала и влажность. Автором [42] было определено, что плотность навоза 8-месячного хранения в 1,4...1,6 раза больше, чем навоза 2-месячного хранения. По данным ВИМ [6] значение плотности изменяется в пределах от 400 до 1000 кг/м (табл.1.1.). Значительное влияние на работу машин оказывает липкость навоза. Обладая значительной липкостью, навоз прилипает к различным рабочим органам и транспортирующим устройствам, нарушает технологический процесс работы и увеличивает сопротивление перемещению рабочих органов. Она характеризуется величиной усилия, необходимого для отрыва от навоза пластины площадью в 1 м . Липкость зависит от влажности навоза, вида подстилочного материала и от материала поверхности трения. По результатам опытов Гимейном СМ. были получены следующие зависимости липкости соломистого навоза от влажности .
Наибольшее значение липкости соломистого навоза и, следовательно, коэффициента трения скольжения соответствует диапазону влажности 78...82 %. Дальнейшее изменение влажности навоза сопровождается уменьшением липкости и коэффициента трения скольжения [42,57]. По данным Якубаускаса В.И. коэффициент трения скольжения навоза 2-месячного и 8-месячного хранения в штабелях с усилением нормального давления уменьшается (рис. 1.13).
Кроме этого разница во влажности навоза в пределах 2...3 % заметного влияния на характер изменения и величину коэффициента трения скольжения навоза по всем поверхностям не оказывает. Наибольший коэффициент трения свойственен контакту навоз - резина, несколько меньший - контакту навоз - дерево и ещё меньший - контакту навоз - сталь. Эти данные подтверждаются и результатами исследований Васильева В.А.[5] и Лукьяненкова И.И. [22]. Из графика видно, что с увеличением скорости скольжения коэффициент трения навоза вначале сильно уменьшается, а при дальнейшем повышении скорости остаётся почти постоянным. Для свежего навоза высокой влажности и с большим количеством торфа изменение этого коэффициента имеет другой характер: с увеличением скорости скольжения до 5 м/с коэффициент трения постепенно увеличивается, а при дальнейшем повышении скорости скольжения уменьшается. Коэффициент трения покоя/,., по данным авторов [4,42], с повышением удельного давления уменьшается. По возрастанию значений величины коэффициента трения покоя при влажности свежего навоза 74...77 % рассматриваемые материалы распределяются в следующей последовательности: сталь, дерево, резина (рис. 1.15).
Углы установки скатных лотков в зависимости от величины коэффициента трения и липкости навоза КРС при влажности 75...80 % были определены Лукьяненковым И.И. [22]. В таблице 1.2 приведены их числовые значения. В работе [45] Текучевой М.С. было исследовано влияние влажности (в интервале 91...99 %) на вязкость и предельное напряжение сдвига жидкого навоза, полученного при различных рационах кормления. Исследования показали, что при влажности навоза более 92 % вязкость и предельное напряжение сдвига мало зависят от рациона кормления, сроков хранения, содержания животных и их вида. Основное влияние на их значения оказывает наличие в жидком навозе свободной дисперсной среды.
Андрияновым М.П. [46] были получены закономерности изменения вязкости и предельного напряжения сдвига от влажности навоза (в интервале 86...95 %) при различных видах и процентном содержании подстилочного материала. На основе полученных результатов автор сделал следующие выводы: чем меньше в навозе подстилки, тем он однороднее и тем выше вязкость, которая в пределе стремиться к вязкости навоза без подстилки; навоз с подстилкой обладает большим предельным напряжением сдвига, чем навоз без подстилки.
Кроме вышеперечисленных учёных исследованием физико-механических свойств бесподстилочного навоза занимались Письменов В.Н. [15], Шкодкин И.И. [36,37], Буцикин A.M. [44] и другие. Вопросы изучения физико-механических свойств подстилочного навоза КРС отражены в работах Коневец М.Е. [43], Яли И.И. [56], Вейнла В.Э. [58], Вороянского Н.П. [59]. Из вышеописанного следует, что физико-механические свойства навоза не обладают строгим постоянством и имеют большой диапазон изменчивости в зависимости от многих причин. К тому же физико-механические свойства навоза изучены не во всём интервале изменения влажности.
Исследования проведённые Гребенником В.И. показали, что навозная масса влажностью до 92 % обладает вполне определённой величиной предельного напряжения сдвига, численное значение которого колеблется от 6,32 до 59,9 кг/м (в зависимости от влажности и вида подстилки). Тела, обладающие такими свойствами, относятся к категории вязкопластичных сред [80]. Из этого следует, что грубодисперсная система, которой является навоз крупного рогатого скота 2...3 — х месячного хранения при действии на него небольших усилий сохраняет свою форму, но если усилие сдвига превысит некоторое предельное значение — течёт, обнаруживая свойства вязкопластич-ного тела.
Кроме этого, в работах учёных, занимающихся в данной области, проведено не достаточно исследований физико-механических свойств навоза влажностью 50...80 % влияющих на осуществлении рабочих процессов с использованием перфорированных поверхностей.
Методика исследования максимального уровня звука
В процессе работы решета отделителя, соударяются с отбойным стержнем, осуществляя процесс самоочистки. При этом на рабочем месте появляется шум. Одним из факторов влияющих на его величину является частота вращения барабана, которая находится в прямо пропорциональной зависимости с пропускной способностью отделителя. Поэтому появляется необходимость установления пределов варьирования этого фактора. Для этого проведён полный факторный эксперимент (ПФЭ)
Предварительные замеры уровня звука позволили установить, что его колебания во времени составляют от 68 до 92 дБ (более 10 дБ) [84]. Такой шум согласно ГОСТ 12.1.003-83 является по временным характеристикам — непостоянным. При разности более 10 дБ А между измерениями, проведёнными по характеристике «Импульс» с отсчётом максимального и по характеристике «медленно» - среднего показателя, шум считается импульсным [82,83].
Для оценки шумового режима согласно ГОСТ 12.1.050-86 для непостоянного импульсного шума устанавливаются следующие измеряемые и рассчитываемые величины: эквивалентный уровень звука, дБ А; максимальный уровень звука, дБ А. Для ориентировочной оценки шумовой обстановки достаточно использовать одно-числовую характеристику — уровень звука в дБ А, измеряемый по шкале «А» шумомера (приблизительно соответствующей частотной характеристике слуха человека) [83]. Поэтому за функцию отклика при проведении ПФЭ был принят только второй показатель импульсного непрерывного шума - максимальный уровень звука. Для определения значений максимального уровня звука использовался импульсный шумомер 00 014 РФТ заводской номер 71485 (рис.3.4.), имеющий следующие характеристики: динамический диапазон — 30... 140 дБ; диапазон шкалы - -5 до +10 дБ; основная неточность прибора для шума 80 дБ и f= 1000 Гц-±2 дБ.
Источник шума при проведении замеров располагался на полу в его обычном положении. Замеры максимального уровня звука проводились при закрытых дверях (в помещении отсутствуют окна). Число точек измерений в рабочей зоне 4. Расстояние от источника шума до отражающих объектов (стен) указано на рисунке 3.6. Микрофон шумомера располагали на высоте 1,5 м над уровнем пола, на расстоянии 0,5 м от установки, и был направлен в сторону основного источника шума и удалён не менее чем на 0,5 м от оператора, проводящего измерения [ГОСТ 12.1.050-86]. Высота помещения составляет 3 м. Замеры шумового уровня осуществлялись на режимах холостого хода и полной загрузки установки, (машины вращательного действия испытываются на холостом ходу и под нагрузкой на скорости. Измерения проводились при характеристике J (импульс) с отсчётом максимального показания по шкале. Отсчёт показаний выполнялся с интервалом 5...6 с. Опыты проводились с 5 кратной повторностью (для импульсных шумов измерения проводят не менее 3-х раз в каждой точке, результаты измерений усредняются) [82].
Варьирование факторов относительно базового значения при использовании линейной модели достаточно проводить только на двух уровнях [87]. Факторы, уровни и интервалы варьирования (табл. 4.5) были приняты исходя из результатов предварительных экспериментов и конструктивных возможностей установок. Число опытов N необходимых для проведения ПФЭ определяли по формуле: N=2K, (3.4) где к - число учитываемых в эксперименте факторов. Проверенная по соответствующим критериям [89,90], матрица планирования ПФЭ типа Т представлена в таблице 4.6. Определение повторности проведения параллельных опытов осуществлялось по методике описанной в пункте 3.9. Для рандомизации неконтролируемых параметров исследуемого процесса порядок проведения опытов определён с помощью таблицы случайных чисел [86,88].
Расчёт экономической эффективности процесса отделения твёрдых примесей барабанным отделителем
Эксплуатация мобильных сельскохозяйственных агрегатов сопровождается появление различного рода отказов, которые определяют главным образом их надёжность. Одной из причин появления внезапных отказов у комбайнов является попадание посторонних предметов, находящихся на поле, в их режущую часть.
Разработанная конструкция барабанного отделителя позволяет предотвратить загрязнения полей твёрдыми, длительно разлагающимися элементами нерастительного происхождения при внесении органического удобрения и сократить появление внезапных отказов возникающих по этой причине. Снижение времени простоев, вызванных потерей работоспособности по этой причине, приводит к сокращению сроков уборки, сохранению качественных показателей зерновой части урожая и уменьшению потерь. Тем самым приводит к появлению экономического эффекта. Расчёт экономической эффективности за счёт понижения затрат на приобретение запасных частей необходимых при восстановлении работоспособности режущей части и её привода выполним методом наложения [101,102] на среднее хозяйство Костанайской области.
Общая земельная площадь хозяйства составляет 10500 га, из них 10100 га занимает пашня и 400 сенокосы и пастбища. Машинно-тракторный парк хозяйства включает 52 комбайна. Из них 35 штук «Енисей - 1200», а остальные комбайны «Нива». Средний срок службы комбайнов 9 лет. Средняя годовая нагрузка на комбайн составляет 194 физ. га. При норме внесения навоза 6 т/га локальным способом на рассматриваемые площади необходимо переработать 60600 тонн. Промышленный образец отделителя твёрдых примесей по результатам теоретических и экспериментальных исследований должен обеспечивать пропускную способность не менее 9,8 т/ч. Тогда при годовой загрузке машины 1920 часов хозяйство должно иметь 3 отделителя твёрдых примесей. По результатам исследований [103,104,105], проведённых в районах Костанайской области и других регионах [99,100], на долю внезапных отказов из общего числа отказов приходится около 40 %. Из них 10... 15 % приходится на потерю работоспособности режущей части комбайнов по причине попадания инородных предметов.
За уборочный период 2002 года в хозяйстве зафиксировано 705 отказов комбайнов, из них 42 отказа по причине попадания камней и других инородных предметов. При этом на восстановление работоспособности комбайнов потребовалось 86 сегментов 066-2, 9 ножей 6 м ЖВН-6 01-240 валковой жатки (коса), 27 шатунов ЖКН 5-2-8, 28 пальцев Р 230.30.000, стального заклёпа 18 кг и приёмный биттер КДМ 2-7-1. Затраты на приобретение запасных частей представлены в таблице 5.1.
Общие затраты на приобретение запасных частей для комбайнов составляют 111940 тнг (22388 рублей). Проведём расчёт дополнительных показателей экономической эффективности разработанного барабанного отделителя твёрдых примесей. Балансовая стоимость одной конструкции составляет 83000 тнг (16600 рублей). Затраты на приобретение запасных частей для восстановления работоспособности режущей части и его привода комбайнов «Енисей - 1200» и «Нива» за период сентябрь - октябрь 2002 г. (5.1) За = БН„ ШТгод\ч где Б - балансовая стоимость машины, тнг, (руб); На — норма амортизационных отчислений, % (На=20 % [102]); Тгод - годовая загрузка машины, ч (Тгод = 1920 часов [102]); W4 - пропускная способность отделителя, т/ч. Затраты на техническое обслуживание и ремонт на единицу работы: Б Н, 3; (5.2) то ТО 100 TeodW/ где - Н/о - норматив отчислений на техническое обслуживание и ремонт, % от балансовой стоимости (//то = 18 %). Оплату труда Зц механизатора на выполнение единицы работы определяем Старься (1 + доп )Л Зл= Wu (5.3) где Стар - тарифная ставка механизатора за единицу работу, руб/час (Стар = 40 тнг; 8 руб); Ксл - коэффициент сложности работ, Ксл = 1; Кд0п размер дополнительной оплаты работника (премии за выполнение работы в напряжённый период), Кдоп = 1; Л— количество обслуживаемого персонала, чел. Годовой объём переработанного сырья составляет на один отделитель 18820 т. Тогда заработная плата на выполнение годового объёма работ Зі — 153380 тнг (30676 руб). Общую сумму отчислений на социальные нужды Зот (пенсионный фонд, фонд занятости, фонд медицинского страхования) определяем по формуле: 3TJ lt " где Зі - годовой фонд оплаты труда механизаторов, тнг, (руб); Кот - норматив отчислений на социальные нужды, % (Кот=31,1% [102]). Оплата труда 3 с учётом отчислений на социальные нужды на годовой объём работ составит 200925 тнг (40185 рубля). Общие затраты на страхование техники ЗСТР за год на единицу работы определяются: Б Нстр сгр-1ЛЛТ, ш , (5.5) где - Нстр - норма страхования за год, % от балансовой стоимости {Нстр =2,5). Срок окупаемости общих капитальных вложений Т0 определим по формуле: Г0=4г, (5.6) где К0 - сумма капитальных вложений, тнг, (руб); Э - экономическая эффективность капитальных вложений в процесс производства, тнг, (руб). Значения рассчитанных показателей сведём в таблицу 5.2. Приведённые расчёты показали экономическую эффективность разработанного отделителя твёрдых примесей от навоза вязкопластичного состояния.
