статистическая обработка полученных данных момента инерции измельчителя замоченного зерна сои

DOI: 10.24411/9999-007A-2019-10005

УДК 631.363.636

Н.С. Баракин, кандидат технических наук, доцент кафедры Электрических машин и электропривода

Г.Г. Класнер, ассистент кафедры Механизация животноводства и безопасности жизнедеятельности

ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т.Трубилина»

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ЗАМОЧЕННОГО ЗЕРНА СОИ

В работе экспериментально исследуется метод определения маховых масс и момента инерции по кривой выбега, построена механическая характеристика измельчителя в зависимости от шероховатости абразива, направления кривизны бороздки и величины зазора между дисками.

The paper experimentally studies the method of determining the centrifugal masses and the moment of inertia along the run-out curve, the mechanical characteristics of the grinder depending on the roughness of the abrasive, the direction of the curvature of the groove and the size of the gap between the disks.

Зерно сои в замоченном виде, истирание зерна, кривая выбега, механическая характеристика.

Soybeans in soaked, abrasion of the grain, the curve of coasting, mechanical characteristics.

Анализ технологических линий по производству соевого молока показал, что наибольший выход белка при экстракции происходит при использовании измельченного сухого соевого зерна более тонкого помола (мука 0,35-0,5 мм). Однако энергоемкость процесса при этом значительно высока. Поэтому применение технологий, основанных на измельчении сухого соевого зерна в муку в условиях малых ферм неприемлемо ввиду большой энергоемкости и металлоемкости оборудования при сравнительно низком

потреблении кормового продукта [2]. Исходя из вышесказанного, наиболее рациональными схемами технологических линий в условиях фермерских хозяйств являются те, в которых производится измельчение зерна сои в предварительно замоченном виде, что позволяет снизить энергозатраты в связи с уменьшением прочности последнего.

В результате проведенного патентного анализа конструкций для приготовления кормов сельскохозяйственным животным и птице на белковой основе в условиях ведения личного подсобного хозяйства и крестьянско фермерского хозяйства нами разработано устройство для получения белковой суспензии из зерна бобовых культур. Техническая новизна предлагаемого устройства подтверждена патентами на изобретение РФ № 2614777 от 29.03.2017г. «Устройство для измельчения зерна бобовых культур в замоченном виде», № 2621274 от 01.06.2017 «Устройство для получения белковой суспензии из зерна бобовых культур»

В предлагаемом устройстве основной технологической операцией является истирание замоченного зерна сои до мелкодисперсного состояния, по средством усеченного конуса с криволинейными бороздками и нанесенным абразивом по всей его поверхности.

Был изготовлен опытный образец [2] (рисунок 1), на базе которого проведен ряд многофакторных экспериментов с целью экспериментального обоснования конструктивно-режимных параметров измельчителя.

Рисунок 1 - Общий вид измельчителя замоченного зерна сои

Рисунок 2 -абразивные диски с криволинейными бороздками

Экспериментальная установка в должной мере позволяет в требуемых пределах варьировать значениями выбранных факторов, влияющих на процесс измельчения замоченного зерна сои с последующей экстракцией соевого белка. Частота вращения нижнего абразивного диска изменялась переключателем частоты вращения установки. Переключатель работает в трех режимах.

Так же были изготовлены сменные абразивные диски с криволинейными бороздками (рисунок 2). Криволинейные бороздки выполнены в виде канавок под разным углом пересечения бороздок (а-60°, а-90°, а-120°). Зазор между абразивными дисками выставлялся путем подложения шайб между верхним абразивным конусом и крышкой корпуса измельчителя (таким образом в процессе эксперимента задавался зазор между абразивными дисками 3, 4, и 5 мм.). Шероховатость абразивной поверхности дисков достигалась путем нанесения на клей абразивного камня корунд, величина шероховатости была выбрана Ra = 50, Ra = 250, Ra = 450 мкм.

Для определения механической характеристики измельчителя использовался метод тарированной коллекторной машины переменного тока. Сначала проводиться опыт холостого хода для коллекторной машины переменного тока, Затем электродвигатель подключается к измельчителю и проводиться процесс измельчения с разным направлением бороздок, шероховатостью абразива и зазором между дисками, так как эти факторы существенно влияет на величину механического момента. Результатом опытов является механические характеристики измельчителя (Рисунок 3). Полная методика проведения опытов и результаты приведены в статье [1].

-Иа,

-Ка,

-Ра,

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 Им

Рисунок 3 - Механическая характеристика измельчителя в зависимости от шероховатости

абразива

Механические характеристики при пуске без нагрузки имеют вентиляторный вид, причем при поступлении продукта на повышенных частотах вращения приводит к росту момента сопротивления. Увеличение угла направления бороздок, шероховатости абразива и снижение зазора между дисками может привести к увеличению момента сопротивления до 20 %.

Регрессионный анализ позволяет оценить значение момента сопротивления измельчителя при заданном значении шероховатости абразива и частоты вращения. Для получения регрессионной модели механической характеристики и проверки ее адекватности определены зависимые и независимые переменные: х1 - частота вращения, -1с; х2 - шероховатость абразива, г/см3 ; у1 - момент сопротивления, Нм.

Таблица 1 - Данные полученные с лабораторных опытов

№ п/п х1 х2 х12 х22 х1х2 у1

-1 с , с р , г/ см3 М , Нм с '

1 0 50 0 2500 0 0,30

2 141 50 19881 2500 7050 0,40

3 157 50 24649 2500 7850 0,73

4 172 50 29584 2500 8600 0,96

5 0 250 0 62500 0 0,30

6 141 250 19881 62500 35250 0,51

7 157 250 24649 62500 39250 0,96

8 172 250 29584 62500 43000 1,10

9 0 450 0 202500 0 0,30

10 141 450 19881 202500 63450 0,70

s

11 157 450 24649 202500 70650 1,01

12 172 450 29584 202500 77400 1,20

Таблица 2 - Регрессионный анализ зависимости напряжения у1 от нагрузки х1 и емкости х2

коэффициент корреляции R= 0, 98818000; коэффициент детерминации R2= 0, 97649970; критерий Фишера F(5,6)=49,863; значение уровня значимости модели p<,00008; стандартная ошибка оценки уравнения регрессии: 0, 06984

Коэффициен т регрессии при переменной Стандартн ая ошибка оценки коэффици ентов регрессии Сдвиг и нестандарти зированный коэффициен т Стандартная ошибка оценки сдвига и нестандартизи рованного коэффициента Критерий Стьюдент а t (3) р - уровень значимости

эмпирической формулы

Сдвиг 0,278270 0,082650 3,36684 0,015101

х1 -2,53539 0,428891 -0,011885 0,002011 -5,91150 0,001043

х2 0,11540 0,298004 0,000228 0,000588 0,38723 0,711951

х12 3,16276 0,418052 0,000091 0,000012 7,56548 0,000277

х22 -0,10459 0,278128 -0,000000 0,000001 -0,37606 0,719809

х1х2 0,36318 0,156677 0,000004 0,000002 2,31804 0,059609

Уравнение регрессии, описывающее влияние частоты вращения и шероховатости абразива на момент сопротивления получено на основании регрессионного анализа представленного в таблице 2:

у1 = 0,278270 - 2,53539х1 + 0,11540 х2 + 0,36318 х1 х2 + 3,16276 хх2 -0,10459 х22

Коэффициенты уравнений адекватно показывают, что с ростом частоты вращения увеличивается момент сопротивления, а при уменьшении шероховатости абразива - уменьшается.

< 100 О <50

Рисунок 4 - Влияние частоты вращения (х;) и шероховатость абразива (х) на момент

сопротивления измельчителя

Коэффициент детерминации отражающий общий разброс выборочных точек, свидетельствует о том, что 99% дисперсии зависимой переменной у1 объясняется вариацией независимых переменной х1, х2 и их сочетания. Стандартная ошибка стандартизованного коэффициента регрессии составляет

0. 6984%. Коэффициенты регрессии статистически значимы и отличаются от 0 (р << 0, 00008) и построенная регрессионная модель описывает связь между шероховатостью, частоты вращения и момента сопротивления = 99%).

Список использованной литературы

1. Фролов В.Ю. Исследование момента сопротивления измельчителя соевого зерна [Текст] / Фролов В.Ю., Баракин Н.С., Класнер Г.Г. // Сельский механизатор. - 2018. - №10. - С. 24-26.

2. В. Ю. Фролов Оптимизация параметров измельчителя замоченного зерна сои / В. Ю. Фролов, Д. П. Сысоев, Г. Г. Класнер. // Сельский механизатор. - 2015. - № 3. - С. 24-27

Баракин Николай Сергеевич

ФГБОУ ВО Кубанский государственный аграрный университет Кандидат технических наук, 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве E-mail: barakin85@mail.ru, Т. +7(906)1878449

350044 г. Краснодар, ул. Калинина, 13, корпус факультета энергетики Домашний адрес: 350044, Краснодарский край, г.Краснодар, ул. Калинина 13

Класнер Георгий Георгиевич

ФГБОУ ВО Кубанский государственный аграрный университет Ассистент 05 20 01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства egor.klasner.91@mail.ru 8 900 247 18 51

Домашний адрес: 350000, Краснодарский край, г.Краснодар, ул. Янковского 69 кв 3

Barakin Nikolay Sergeevich Kuban state agrarian University

Candidate of technical Sciences, 05.20.02-electrical Engineering and electrical equipment in agriculture

E-mail: barakin85@mail.ru, Vol. +7(906) 1878449

350044 Krasnodar, ul. Kalinina, 13, building of the faculty of energy

Home address: 350044, Krasnodar region, Krasnodar, Kalinin street 13

Klasner Georgy

Kuban state agrarian University

Assistant 05 20 01 - 05 20 01 - Technology and means of mechanization of agriculture

egor.klasner.91@mail.ru 8900247 18 51

Home address: 350000, Krasnodar region, Krasnodar, st. Yankov-sky 69, 3

УДК 631.363.636

Н.С. Баракин, кандидат технических наук, доцент кафедры Электрических машин и электропривода

Г.Г. Класнер, ассистент кафедры Механизация животноводства и безопасности жизнедеятельности

ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т.Трубилина»

UDC 631.363.636

N.S. Barakin, candidate of technical Sciences, associate Professor of Electrical machines and drives G. G. Klassner, assistant of the Department of livestock Mechanization and life safety IN FGBOU "Kuban state agrarian University name I. T. Trubilin»

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ЗАМОЧЕННОГО ЗЕРНА СОИ

В работе экспериментально исследуется метод определения маховых масс и момента инерции по кривой выбега, построена механическая характеристика измельчителя в зависимости от шероховатости абразива, направления кривизны бороздки и величины зазора между дисками.

The paper experimentally studies the method of determining the centrifugal masses and the moment of inertia along the run-out curve, the mechanical characteristics of the grinder depending on the roughness of the abrasive, the direction of the curvature of the groove and the size of the gap between the disks.

Зерно сои в замоченном виде, истирание зерна, кривая выбега, механическая характеристика. Soybeans in soaked, abrasion of the grain, the curve of coasting, mechanical characteristics.