Гайденко Олег Миколайович. Обґрунтування параметрів поршневого ущільнювача субстрату для вирощування гливи

brief description

Гайденко Олег Миколайович. Обґрунтування параметрів поршневого ущільнювача субстрату для вирощування гливи. : Дис... канд. наук: 05.05.11 2009

Гайденко О. М. Обґрунтування параметрів поршневого ущільнювача субстрату для вирощування гливи. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. Національний науковий центр Інститут механізації та електрифікації сільського господарства” Української академії аграрних наук, Глеваха, 2009.
Дисертацію присвячено питанням підвищенні ефективності виробництва субстрату для вирощування гливи шляхом удосконалення поршневого ущільнювача субстрату з одночасним пакуванням у мішки.
В роботі обґрунтовано технологічну схему поршневого ущільнювача субстрату. Теоретично та експериментально визначено вплив основних конструкційно-режимних параметрів поршневого ущільнювача соломистого субстрату та фізико-механічних властивостей ущільнених мішків на показники продуктивності, якості та питомої енергомісткості процесу ущільнення та пакування субстрату.

Аналіз вітчизняного виробничого досвіду виробництва субстрату для вирощування гливи показав, що ущільнення та пакування субстрату являючись заключною операцією у виробництві субстрату, в значній мірі впливає на його показники якості, а перспективним напрямком підвищення ефективності виробництва субстрату є застосування механізованого процесу ущільнення ущільнювачами поршневого типу, оскільки вони на даний час, в найбільшій мірі задовольняють технологічним вимогам до ущільнення субстрату з одночасним його пакуванням у мішки.
Для процесу ущільнення пастеризованого субстрату у вертикальній камері з урахуванням ваги субстрату, яка діє протилежно тиску та при умові, що значення внутрішніх напружень у субстраті над поршнем визначаються за законом Гука, отримано рівняння розподілу тиску в об’ємі субстрату в залежності від відстані до поршня, що дає змогу розрахувати максимальний тиск поршня на субстрат у камері попереднього ущільнення в залежності від фізико-механічних властивостей субстрату та конструкційних особливостей камер попереднього та основного ущільнення, а також визначити модуль пружності субстрату.
Встановлено взаємозалежність витрат енергії на ущільнення субстрату у вертикальній камері попереднього ущільнення та на стиснення, переміщення й вивантаження субстрату у горизонтальній камері від пружних властивостей субстрату та конструкції ущільнювача, що дозволило аналітично визначити питому енергомісткість процесу ущільнення й пакування субстрату.
Визначено на основі відомих методик фізико-механічні властивості субстрату для вирощування гливи: взаємозалежність бокового та нормального тиску, коефіцієнт тертя по сталі та коефіцієнт поперечного розширення. Встановлено, що при зростанні нормального тиску до 6 кПа значення коефіцієнта бокового тиску субстрату зростає, а в подальшому встановлюється на рівні 0,9±0,03 відн. од. Середня величина коефіцієнта тертя пастеризованого субстрату по сталі становила 0,28 відн. од., а коефіцієнта поперечного розширення ущільнених та запакованих мішків 1,22 відн. од.
Основні конструкційно-технологічні параметри поршневого ущільнювача субстрату визначалися шляхом оптимізації питомої енергомісткості, в тому числі із урахуванням відхилень щільності субстрату від середнього технологічно заданого значення та технологічно заданого діапазону щільності. На основі експериментальних даних отримано рівняння регресії, які дозволяють оптимізувати конструкційно-технологічні показники роботи ущільнювача. Встановлено, що питома енергомісткість без урахування показників якості роботи ущільнювача приймає мінімальне значення при зусиллі протидії руху мішка з субстратомFПР=92,2 Н, часі витримки в камері основного ущільненняt=15,5 с та масі порціїМП=19,2 кг. Питома енергомісткість із урахуванням відхилення щільності субстрату від середньої технологічно заданої величини та технологічно заданого діапазону щільності приймає мінімальне значення при зусиллі протидії руху мішка з субстратом від 53 до 58 Н, часі витримки в камері основного ущільнення від 18 до 20 с та масі порції від 16 до 17 кг.
На основі експериментальних даних отримано рівняння регресії для визначення взаємозалежності сили протидії руху мішка з субстратом від конструкційних параметрів важільно-амортизаційного прижимного пристрою. Встановлено, що сила протидії руху мішка з субстратом приймає оптимальне значення при ширині прижимного роликаL=120 мм, а величина прикладеного зусилля на важелі може змінюватися від 10 до 15 Н, при мінімальному діаметрі ролика від 35 до 55 мм.
Результати проведених теоретичних та експериментальних досліджень дали можливість розробити методику інженерного розрахунку конструкційно-технологічних параметрів та конструкцію поршневого ущільнювача з двома взаємноперпендикулярними камерами ущільнення, який впроваджений у виробництво. Під час виробничих випробувань було встановлено, що ймовірність отримання запакованих мішків із щільністю субстрату, яка знаходиться у технологічно заданому діапазоні щільності від 360 до 400 кг/м3, становить 85,5%.
Завдяки використанню ущільнювача субстрату поршневого типу забезпечується підвищення якості субстрату (збільшення ймовірності того, що щільність субстрату знаходиться в межах технологічно заданого діапазону та забезпечення більш рівномірного розподілу міцелію завдяки переходу від пошарового до об’ємного розподілу міцелію в субстраті), що дозволяє отримати приріст урожайності гливи. При цьому забезпечується економічний ефект в розмірі 6659,3 грн. за рік, а термін окупності ущільнювача субстрату не перевищує 1 року.