Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» Инженерный факультет Кафедра технологического и энергетического оборудования В.Г. Мохнаткин, П.Н. Солонщиков, А.А. Рылов, Р.М. Горбунов МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ Киров 2017 1 Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» Инженерный факультет Кафедра технологического и энергетического оборудования В.Г. Мохнаткин, П.Н. Солонщиков, А.А. Рылов, Р.М. Горбунов МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ Киров 2017 2 УДК 664.002.5 (07) ББК 22.172.В64.Я7 Мохнаткин В.Г., Солонщиков П.Н., Рылов А.А., Горбунов Р.М. Машины и оборудование в животноводстве: Лабораторный практикум. – Киров: Вятская ГСХА, 2017. – 88 с. Рецензенты: заведующий лабораторией механизации животноводства НИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого, доктор технических наук, профессор П.А. Савиных; декан инженерного факультета, заведующий кафедрой эксплуатации и ремонта машинно-тракторного парка, доктор технических наук, профессор Р.Ф. Курбанов. Учебное пособие рассмотрено и рекомендовано к печати методической комиссией инженерного факультета Вятской государственной сельскохозяйственной академии (протокол № 7 от «21» марта 2017 г.). Учебное пособие предназначено для обучающихся инженерного и биологического факультетов Вятской государственной сельскохозяйственной академии при выполнении лабораторно-практических работ по направлениям 35.03.06, 35.04.06 – «Агроинженерия» и 36.03.02 – «Зоотехния». © Мохнаткин В.Г., Солонщиков П.Н., Рылов А.А., Горбунов Р.М., 2017 © ФГБОУ ВО Вятская ГСХА, 2017 3 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ................................................................................................................... 4 Лабораторная работа №1 «Оценка гранулометрического состава измельченных кормов»........................... 5 Лабораторная работа № 2 «Экспериментальное исследование процесса резания стебельных кормов» ..... 13 Лабораторная работа № 3 «Экспериментальное исследование рабочего режима охладителя молока оросительного типа» ................................................................................. 19 Лабораторная работа №4 «Определение показателей работы вакуумного насоса лопастного типа доильной установки» ............................................................................................. 26 Лабораторная работа №5 «Изучение и оптимизация рабочего процесса дозатора и смесителя кормов» .. 34 Лабораторная работа № 6 «Экспериментально-теоретическое определение показателей работы молочного сепаратора» .......................................................................................... 50 Лабораторная работа № 7 «Оптимизация технологических факторов молочного охладителя-очистителя ОМ-1А» ........................................................................... 56 Лабораторная работа №8 «Исследование расхода воздуха доильным аппаратом»...................................... 63 Лабораторная работа №9 «Проектирование схемы режущего аппарата дискового типа» .......................... 66 Литература .............................................................................................................. 78 Приложения ............................................................................................................ 79 4 Введение Основная цель лабораторных занятий – изучить технологию выполнения механизированных работ в животноводстве и способы использования применяемого оборудования, а также научиться регулировать машины, настраивая их на оптимальные режимы работы. Обучающиеся приобретают навыки по подготовке машин к работе, регулировке рабочих органов, выполнению операций технического обслуживания; овладевают методикой и приемами экспериментальной работы, проводя испытания машин и самостоятельно получая оценочные показатели технологических процессов и конструктивных параметров машин. Лабораторные работы в наиболее полной мере позволяют обучающимся закрепить знания расчетнотеоретической части курса. Для освоения навыков самостоятельной работы и эффективности изучения материала обучающиеся разбиваются на звенья. Перед проведением лабораторной работы обучающиеся знакомятся с целью и задачами, тщательно изучают теоретические предпосылки, знакомятся с устройством и работой оборудования, измерительного инструмента и приборов. После изучения приступают к выполнению работы в соответствии с порядком ее проведения. Отчет о проделанной лабораторной работе представляется для проверки преподавателю, после чего проводится защита отчета в установленное для этого время. Наличие отчетов по всем работам, предусмотренным в семестре, является основанием допуска обучающегося к экзамену. 5 Лабораторная работа №1 «Оценка гранулометрического состава измельченных кормов» Цель работы: определить гранулометрический состав измельченного зерна для оценки работы молотковой дробилки. Оборудование рабочего места 1. Лабораторный рассев–классификатор с набором сит. 2. Электронные весы с точностью взвешивания до 0,01 г. 3. Мерный цилиндр вместимостью 100 см3. 4. Щетки для чистки сит. 5. Зерно неизмельченное 2 кг. 6. Зерновая дерть 2 кг. 7. Керосин или неэтилированный бензин в количестве 100 см3. Содержание работы Принято называть частицы исходного материала для измельчения кусками, а конечного – частицами измельченного материала (дертью). Абсолютные размеры (или крупность) частиц измельченного корма обусловлены зоотехническими требованиями и используются при оценке качества продуктов измельчения (Приложение А). Для энергетической оценки процесса измельчения требуется иметь представление о степени измельчения. Степенью измельчения называют отношение характерного размера частиц (кусков) D исходного материала к среднестатистическому размеру частиц продукта измельчения (дерти) d: Dэ , d ср где Dэ – эквивалентный диаметр зерна, мм; dср – средневзвешенный диаметр зерна, мм. (1.1) 6 Реальные частицы кормов не имеют какой-либо правильной геометрической формы. Для практической надобности крупность оценивают одним характерным размером, называя его «диаметром». Например, учитывая разнообразие и сложность формы зерен различных культур, наиболее удобно обозначать их размеры величиной эквивалентного диаметра DЭ. Эквивалентным диаметром зерна DЭ называется диаметр шара, объем которого VЭ равен действительному объему зерна V3 VЭ Vз . Значения эквивалентных диаметров (1.2) находят экспериментально. Определяют средний объем зерна погружением порции из 100 шт. в жидкость, налитую в мерный цилиндр. Если объем одного зерна обозначим V3, а объем равновеликого шара (формула объема шара) Dэ3 Vз , 6 (1.3) то эквивалентный диаметр зерна из формулы (1.2) после преобразований будет равен Dэ3 Vэ или Dэ 1,24 3 Vэ . 6 С учетом равенства (1.2) Dэ 1,24 3 Vз . (1.4) Порядок выполнения 1. Из партии зерна отобрать пробу массой 0,5 кг, из которой выделить две навески зерна по 5 г и от каждой из них отобрать по 100 шт. зерен. 2. Зерна поместить в мерный цилиндр, предварительно заполненный керосином до отметки h1 (рис.1.1). По разности отметок до и после погружения зерен найти средний объем зерна по формуле: Vз h2 h1 , 100 (1.5) 7 где Vз – объем вытесненной жидкости одним зерном, мл; h2 – высота столба жидкости после погружения 100 шт. зерен, мл; h1 – высота столба жидкости до погружения зерна, мл. а б Рисунок 1.1 – Схема мерного цилиндра до (а) и после погружения (б) 100 шт. зерен 3. Повторить пункт 2 с другой порцией зерна из 100 шт., и для дальнейших расчетов принять среднее значение из двух определений по формуле Vз .ср Vз (1) Vз (2) 2 , (1.6) где Vз.ср – среднее значение объёма вытесненной жидкости одним зерном, мл; VЗ(1) – объём вытесненной жидкости одним зерном в первом опыте, мл; VЗ(2) – объём вытесненной жидкости одним зерном во втором опыте, мл. Помним: 1 мл=1 см3=1000 мм3. 4. Вычислить эквивалентный диаметр DЭ зерна по формуле (1.4). Порядок выполнения Гранулометрический или размерный состав дерти характеризует распределение частиц по их размерам, т.е. он показывает, сколько частиц принадлежит к тому или иному классовому интервалу. 8 Относительное содержание частиц тех или иных размеров (фракций) определяют методом ситового анализа, который проводят в следующем порядке: 1. Из пробы дерти массой 1 кг взять 100 г навески. 2. Провести рассев на лабораторной установке в течение 5 минут. 3. На технических весах взвесить остатки дерти на ситах с точностью до 0,01 г. Данные занести в таблицу 1.1. Таблица 1.1 – Данные ситового анализа Показатели 1 2 3 … … Размер отверстий cит х, мк Средний размер частиц фракций di, мк Остаток на сите Pi, г Рi×di Суммарный остаток Rx, % Дно 0 Всего 4. По результатам ситового анализа вычислить: а) средневзвешенный диаметр dср (мм) частиц дерти по формуле: dср Рi d i , Рi (1.7) где Рi – массовый остаток на соответствующем сите, г; di – средний размер отверстий двух смежных сит, мм. Помольная характеристика дерти представляет собой график, по оси абсцисс которого откладываются размеры отверстий сит хi в микрометрах, а на оси ординат суммарные остатки Rх в процентах. Суммарным остатком (по плюсу) на сите хi называют сумму остатков, включая и остаток на данном сите. Помольную характеристику можно аппроксимировать по уравнению характеристики крупности Розина-Раммлера, которое имеет вид: n Rx 100 e bx , где Rx – суммарный остаток по массе на сите с размером отверстий х0, %; (1.8) 9 х – размер отверстий на сита, мм; b и n – постоянные эмпирические коэффициенты; е = 2,71828 – основание натуральных логарифмов. Прологарифмировав дважды уравнение Розина-Раммлера, получим: b lg100 lg Rx 2 lg Rx . x n lg e 0, 43 x n (1.9) В двойных логарифмических координатах уравнение Розина-Раммлера должно быть прямой линией. Константа n играет роль углового коэффициента и равна: n=tg, (1.10) где – угол наклона прямой к оси абсцисс. Результаты работы различных исследователей показывают, что эмпирическое распределение размеров частиц подчиняется уравнению РозинаРаммлера, но константы уравнения n и b не остаются постоянными для всего диапазона размеров. Поэтому «выпрямленная» характеристика крупности в двойной логарифмической сетке может состоять из двух участков прямой. И вся характеристика крупности представляется ломанной линией, при этом для каждого участка ломаной будут свои численные значения константы b и n. Расположение помольной характеристики на графике дает возможность составить представление о крупности рассматриваемой дерти и тем самым позволяет оценить технологические возможности измельчителя для всей совокупности частиц. При грубом измельчении характеристика преимущественно располагается в верхней части графика, а при тонком - в нижней. Характер направления отдельных участков ломаной линии «выпрямленной» характеристики позволяет судить о преобладающем размере в совокупности частиц, о количестве переизмельченных классов (пыли) и количестве «крупняка» неизмельченного и недоизмельченного материала. Полученные результаты изобразить на рисунке А.1. 10 Определение затрат энергии на измельчение зерновых кормов молотковыми дробилками Определить мощность холостого хода дробилки. 1. Для этого запустить дробилку в работу на холостом ходу на 2-3 минуты. Мощность холостого хода Nх.х. (кВт) определяют по показаниям счетчика электрической энергии по формуле: N х. х. 3600 А , Т (1.11) где А – показания счетчика, кВтч; Т – время работы дробилки на холостом ходу, в течение которого производились замеры по счетчику, с. 2. Включить дробилку кормов и начать измельчение. По секундомеру определить время измельчения порций 10 кг. По счетчику мощность Nобщ (кВт), затраченная на измельчение зерна, определится: 3600 Аобщ N общ Т1 . (1.12) 3. Полезная мощность Nдр. (кВт), затраченная на измельчение с учетом мощности холостого хода и КПД электродвигателя, запишется: N др ( N общ N х. х. ) дв , (1.13) где ηдв – КПД электродвигателя, ηдв=0,8. 4. Удельный расход полезной энергии Ауд, кВтч/т, затраченной на измельчение, вычисляют по формуле: Ауд 1000 N др Q , (1.14) где Q – подача дробилки, кг/ч. 5. Удельный расход энергии на единицу степени измельчения Э, кВтч/т.ед.ст.изм., определяют по формуле: Э Ауд . (1.15) 11 6. При полученной в опытах степени измельчения можно определить теоретический удельный расход энергии (кДж/кг) по формуле С.В. Мельникова: Аизм Спр [СV g 3 СS 1]. (1.16) Коэффициент Спр, СV и СS принять по таблице 1.2. Численные значения коэффициентов СV и СS определены для зерна нормальной относительной влажности (12-14%), затраты энергии на измельчение зерна зависят от его влажности. Учесть влияние влажности можно, если в формуле С.В. Мельникова найденное значение Аизм. умножить на коэффициент Сw, определяемый по формуле: Cw 1 0,07 W 14 , (1.17) где W – относительная влажность зерна, %. Результаты опытов обработать и заполнить таблицу 1.3. Таблица 1.2 – Численные значения коэффициентов Культура Ячмень Овес (без пленок) Рожь Пшеница Горох Спр 1,20,3 51,5 1,450,35 1,0 1,0 Коэффициенты СV 8,5 2,34 8,4 4,6 10,7 СS 7,5 1,95 6,4 8,15 3,66 Результаты расчетов Исходные данные Таблица 1.3 – Исходные данные и результаты расчетов Время холостого хода txx, с Время рабочего хода tр, с Масса измельченного материала m, кг Время измельчения, tизм, с Степень измельчения Удельный расход полезной энергии Ауд, кВт·ч/т Теоретический расход энергии Аизм, кДж/кг Удельный расход энергии Э (И), кВтч/т ед.ст.изм. Коэффициенты Спр СV СS 12 Отчёт по работе 1. Записать тему, цель работы, перечень необходимого оборудования. 2. Изобразить схему приборов. 3. Описать методику определения эквивалентного диаметра исходного материала и измельчённого материала (дерти). Записать все расчёты в их последовательности. 4. Заполнить таблицу 1.1. Полученные данные проанализировать и сделать выводы о пригодности дерти для определённого вида животных или птицы (Приложение А). 5. Выводы по работе. 13 Лабораторная работа № 2 «Экспериментальное исследование процесса резания стебельных кормов» Цель работы: определение энергетических характеристик процесса резания в зависимости от угла скольжения ножа. Оборудование рабочего места 1. Прибор для определения сопротивления резанию стебельных кормов. 2. Инструкция к прибору. 3. Пучок стеблей соломы. 4. Планиметр. 5. Миллиметровка. Содержание работы При резании ножом материал разрушается под действием давления непосредственно вершины двугранного угла рабочей части ножа, называемой лезвием. Рабочий процесс резания лезвием состоит из двух этапов: уплотнения и резания материала и графически может быть представлен схемой (рисунок 2.1). Рисунок 2.1 – Диаграмма процесса резания 14 Схема процесса резания представлена в координатах: Кс1 – касательное напряжение в материале при сжатии и l – перемещение ножа. Начальная часть кривой резания отражает работу предварительного сжатия пучка стеблей. В измельчителях эта работа выполняется питающими вальцами и прямого отношения к резанию не имеет. Рабочий процесс режущей пары характеризуется волнистой кривой, подъемы которой отмечают этап уплотнения материала ножом, а понижение давления - этап перерезания стеблей. Отсюда видно, что резание может начаться лишь после того, как материал будет уплотнен ножом до определенного предела. Экспериментальное изучение процесса резания лезвием проводится на приборе (рисунок 2.2). Рисунок 2.2 – Схема прибора для изучения процесса резания: 1 – рама; 2 – подвижная рамка; 3 – пишущее устройство; 4 – диаграммная бумага, 5 – направляющая; 6 – подшипники; 7 – калиброванная пружина; 8 – наружный барабан; 9 – вилка; 10 – жестко закрепленный барабан; 11 – гайка; 12 – винт; 13 – нож; 14 – горловина; 15 – испытуемый материал; 16 – рычаг 15 Прибор состоит из рамы 1, в направляющих которой перемещается подвижная рамка 2 с жестко закрепленным барабаном 10. Внутри барабана 10 помещены калиброванная пружина 7 и винт 12 с ножом 13. Винт 12 может совершать только поступательное движение, что обеспечивается направляющей 5. Наружный барабан 8 посажан на подшипники 6 и может свободно поворачиваться вокруг барабана 10. Пишущее устройство 3 крепится жестко к винту 12, а бумага для диаграмм 4 закрепляется на барабане 8. Поворот барабана 8 осуществляется при помощи вилки 9 и гайки 11. Горловина 14 с испытуемым материалом 15 закреплена на раме 1. Когда нож 13 не испытывает сопротивления, то рамка 2, барабаны 10 и 8 винт 12 с ножом 13 перемещаются вниз, при этом поворачиваются гайка 11 и вилка 9, а соответственно, и барабан 8. Но так как пружина 7 не испытывает сжатия, то самописец 3 пишет на бумаге горизонтальную линию, соответствующую нулевому усилию. Когда нож 13 встречает сопротивление стеблей 15, то пружина 7 сжимается, при этом самописец перемещается относительно нулевой линии на величину, пропорциональную приложенной силе к лезвию. Так как нож перемещается (а следовательно, вращается барабан), то на бумаге пишется диаграмма вида «сила-перемещение» (рисунок 2.3). Рисунок 2.3 – Образец диаграммы резания 16 Порядок выполнения 1. Изучить работу и устройство прибора для определения сопротивления резанию стебельных кормов. 2. Взять пучок стеблей (трав соломы) и произвести резание на приборе с тремя углами скольжения ножа (=0, =15, =30). Получить при этом три диаграммы резания (образец диаграммы показан на рисунок 2.2). Диаграмма показывает усилие резания Ррез при перемещении ножа l. 3. Полученные диаграммы обработать в следующем порядке: а) определить среднее усилие резания Ррез. ср., Н, по формуле: Р рез.ср . S , l (2.1) где S – площадь диаграммы, мм2 (определить планиметрированием); μ – постоянная пружины прибора, μ =22 Н/мм; l – длина диаграммы, мм (измерить линейкой). б) определить удельную линейную силу ножа q, Н/см, по формуле: q Р рез .ср. в , (2.2) где в – ширина горловины, в=60 мм. в) результаты опытов свести в таблицу 2.1. Таблица 2.1 – Расчетные значения Значение угла скольжения τ=0 τ=15 τ=30 Наименование показателей Среднее усилие Ррез.ср., Н Максимальное напряжение Kс, Н/мм2 Удельная линейная сила, q, Н/см г) определить напряжение среза τс, Н/мм2, МПа, по формуле и полученные значения занести в таблицу 2.2: Кс Pрез i в (l li ) 1 где Ррез i=hi·μ – текущее усилие резания, Н; , (2.3) 17 hi – текущее значение высоты диаграммы, мм; в – ширина горловины, в=60 мм; li – текущая длина диаграммы, мм; μ1 – масштаб деформации, μ1=0,31. д) по 11…15 точкам диаграммы резания определить Kс и построить кривую напряжений среза (рис.2.3). Сделать вывод о характеристике разрушения и сравнить его с разрушением материалов при сжатии. Имеет ли место хрупкое разрушение материала стеблей? Таблица 2.2 – Данные для расчета напряжения среза Kс, Н/мм2 Величины li,мм 0 Значение величин в зависимости от li , мм 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 τ=00 hi, мм Kс, Н/мм2 180 τ=150 hi, мм Kс, Н/мм2 τ=300 hi, мм Kс, Н/мм2 Для аналитического определения удельной линейной силы имеется эмпирическая формула: q q0 , (2.4) где qo – удельная линейная сила ножа при τ=0о, Н/см; – эмпирический коэффициент, численно равный тангенсу угла наклона прямой q=f(τ) к оси абсцисс. Построить график зависимости q=f(τ), определить значение коэффициента по формуле: 0 Сделать вывод. q0 qi . i (2.5) 18 Порядок выполнения Расчет ножей на износ проводят по формулам: в1 У max в ; n 2 ; tg в1 B T Q ; Т n t0 , (2.6) где в1 – величина износа ножа - определяется по допустимому затуплению ножа; Уmax – толщина кромки тупого ножа Уmax=100 мкм; γ – угол заточки – стандартный, γ = 120…140; в2 – запас на износ (зона закалки, в2=30 мм); Т – время работы ножа до выбраковки; В – выработка одним комплектом ножа; Q – часовая производительность измельчителя; n – количество переточек ножа; tо – время работы между переточками (одна смена), t0=6…8ч. Рисунок 2.4 – Схема расчета ножей на износ Отчёт по работе 1. В отчёте записать тему, цель работы, перечень необходимого оборудования. 2. Описать методику определения среднего усилия резания, выполнить все расчеты в заданной последовательности и заполнить таблицы. 3. Выводы по работе (Приложение Б). 19 Лабораторная работа № 3 «Экспериментальное исследование рабочего режима охладителя молока оросительного типа» Цель работы: изучить методику определения основных параметров охладителей и освоить последовательность их расчета. Оборудование рабочего места 1. Охладитель молока. 2. Термометры (T от 0 до 100 оС). 3. Мерная посуда на 20 литров. 4. Секундомер. Порядок выполнения Изучить устройство и рабочий процесс работы плоских оросительных охладителей. Молоко и молочные продукты являются быстропортящимися. Длительность хранения их без ухудшения качества зависит от температуры хранения. С понижением температуры хранения срок сохранности продукта увеличивается. Для охлаждения молока и молочных продуктов применяют охладители различных конструкций: плоские, трубчатые или пластинчатые. Наиболее распространены в настоящие время пластинчатые охладители. Молоко и молочные продукты (обрат, сливки) на охладителе охлаждаются водой и рассолом. Плоские оросительные охладители изготовляются одно- и двухсекционными, преимущественно противоточными. В односекционном оросительном охладителе охлаждение продукта производится водой. Применяются такие охладители чаще для охлаждения свежевыдоенного молока до температуры 10…12о С. 20 Основными частями лабораторного охладителя являются (рис.3.1): верхний распределительный желоб, корпус охладителя с трубами, дно коллектора, нижний желоб для сбора охладительного молока, опорные стойки. Медные цельнотянутые трубы, расположенные горизонтально и собранные в коллекторах в пакет, образуют рабочую поверхность охладителя. Коллекторы имеют внутри перегородки, обеспечивающие последовательное протекание охлаждающей жидкости по всем трубам. Рабочая поверхность труб луженая (покрыта пищевым оловом). Молоко непрерывным потоком заливается в верхний распределительный желоб, откуда через два ряда отверстий тонким равномерным слоем стекает по рабочим поверхностям труб, охлаждаемым протекаемой внутри водой. В результате теплообмена, происходящего через стенки труб, тепло молока передается охлаждающей воде. Холодная вода подводится через патрубок к нижней части охладителя. Патрубок для отвода нагревающейся воды расположен в верхней части аппарата. Таким образом, вода поднимается вверх против движения молока. При этом достигается более эффективный отвод тепла от продукта охлаждающей жидкостью. Охлажденное молоко собирается в нижнем желобе и через сливной патрубок стекает в емкость для хранения молока. На двухсекционном охладителе производится охлаждение пастеризованного молока и достигается его глубокое охлаждение (до температуры 2…4оС), обеспечивающее более длительную сохранность продукта. Порядок выполнения 1. Перед пуском молока через охладитель пропустить теплую воду, которая промоет рабочую поверхность. 2. Снять размеры элементов секции охладителя и определить площадь его поверхности по формуле: F ( d 2 a ) L nв , где F – площадь поверхности охладителя, м2; (3.1) 21 = 3,14; d – диаметр труб охладителя, м; a – ширина пропайки между трубами, м; L – рабочая длина труб, м; nв – число труб водяной секции, шт. 3. Экспериментально-теоретическое определение показателей работы охладителя производится в следующей последовательности (смотри схему и действующую установку на рисунке 3.1). Производят пуск установки в работу. Включают подачу охлаждающей воды. В молокоприемник заливают подогретое молоко (вода-имитатор) в количестве 10…16 литров. Время начала охлаждения отсчитывается с момента появления пленки на верхней трубе секции и фиксируется секундомером. В период охлаждения залитой порции «жидкости» фиксируют показания термометров: а) установленных на водопроводе: значение температуры воды на входе (tв.нач.) и значение температуры воды на выходе (tв.кон.). На схеме (рисунок 3.1) это точки «А» и «Б»; б) установленных на молокоприемнике, охладителе и в молокосборнике. Это значение температуры «молока» исходного (tм.нач.), температуры молока на поверхности третьей и седьмой трубок (соответственно, tм(3) и tм(7)) и температуры молока конечной (tм.кон.). На схеме (рисунок 3.1) это точки «В», «Г», «Д», «Е». За время опытов показания термометров в точках «А», «Б», «В», «Г», «Д», «Е» снимаются 6 раз. Данные заносятся в таблицу 3.1. Для расчетов подсчитать среднее значение. Секундомер останавливают в тот момент, когда последние порции молока движутся по поверхности последних двух труб секции. Для определения производительности водяной секции по секундомеру определяют время прохождения 12…15 л воды и данные записывают в таблицу 3.1. 22 Условные обозначения: - вода холодная; - «молоко» теплое (исходное не охлажденное); - «молоко» охлажденное; А, Б, В, Г, Д, Е - точки замеров. Рисунок 3.1 – Схема лабораторной установки охладителя молока: 1 – трубопровод с холодной водой; 2 – охладитель; 3 – распределительный желоб; 4 – нижний желоб для охлажденного молока; 5 – емкость для охлажденного молока; 6 – емкость для воды Таблица 3.1 – Результаты опытов 1 2 3 4 5 6 Средн. знач-е tм.нач. tм(3) tм(7) tм.кон. Температура воды, оС tв.нач. tв.кон. Молочная секция Водяная секция количество «молока», взятое для опыта m, л время охлаждения «молока» (время опыта), tМ, с количество воды взятое для опыта, в, л время прохождения воды (время опыта), tВ, с № опыта Температура молока, оС 23 По полученным данным определить: 1. Производительность молочной секции охладителя по формуле: М 3600 m м , tM (3.2) где М – производительность молочной секции охладителя, кг/ч; m – количество охлажденного «молока» (горячая вода) за время опыта, л; м – плотность молока, М=1033 кг/м3 (1,033 кг/л); tМ – продолжительность опыта (по молочной секции), с. 2. Расход воды водяной секции охладителя по формуле В 3600 m в , tВ (3.3) где В – производительность водяной секции охладителя, кг/ч; в – расход воды водяной секции за опыт, л; В – плотность воды (охлаждающей жидкости), В=1000кг/м3 (В=1,0кг/л); tВ – время прохождения воды за опыт (время опыта), с. 3. Коэффициент расхода воды n (коэффициент кратности расхода воды) по формуле n B . M (3.4) 4. Посчитать и построить график изменения температуры охлаждаемого продукта и охлаждающей воды по длине охладителя (количеству точек измерений). На основании уравнения теплового баланса используем выражение (3.3) М С м (t м.нач . t м.кон. ) В Св (tв.нач. tв .кон. ) . (3.5) С учетом формулы (3.4), где величина В=nМ, выражение (3.6) примет вид М С м (t м.нач . t м.кон. ) n M Св (tв.нач. tв.кон. ) . (3.6) После сокращения величины «М» имеем С м (t м.нач. t м.кон. ) n Св (tв.нач. tв .кон. ) , где n – количество трубок охладителя, шт.; (3.7) 24 tм.нач. – температура «молока» начальная, оС; tм.кон. – температура «молока» конечная, оС; tв.нач. – температура охлаждающей воды начальная, оС; tв.кон. – температура охлаждающей воды конечная, оС. Или для любого сечения: С м (t м.нач. t м.кон. ) n Св (tв.нач. tв .кон. ) . (3.8) t, оС – путь движения молока, – путь движения охлаждающей жидкости. Рисунок 3.2 – Примерный температурный график работы охладителя Откуда после преобразования получим tв.ср С м (t м.ср. t м.кон. ) Св n tв.нач. , (3.9) где tв.ср. – температура воды для соответствующего сечения, где замеряется температура молока, оС; См – теплоемкость молока, См=3936 Дж/кгоС (или См=0,94 ккал/(кгград)); tм.нач. – начальная температура молока, оС; tм.ср. – температура молока, замеренная термометром в соответствующем сечении, оС; tм.кон. – конечная температура молока, оС; 25 tв.нач. – начальная температура охлаждающей воды, оС; n – кратность расхода воды по молоку; Св – теплоемкость воды, Св=4187 Дж/кг оС (или Св=1,00 ккал/(кгград)). tв.кон. – конечная температура охлаждающей воды, оС. По формуле (3.9) можно определить температуру воды внутри любой трубки tв.ср.; для этого необходимо иметь значение температуры молока на этой трубке tм.ср.. Например: чтобы определить температуру воды 3-й трубки tв(3) в формуле (3.9) необходимо вместо tм.ср. подставить величину tм(3) (все остальные величины: См, Св, n, tм.кон., tв.нач. остаются постоянными). Для определения tв(7) подставляется величина tм(7). По техническим условиям охладитель отвечает необходимым техническим характеристикам, если разность температур начальной воды и конечного молока в охладителе не более трех градусов при кратности расхода воды три-четыре литра на один литр охлажденного молока (то есть tм.кон.– tв.нач. ≤ 3 оС при n ≤ 3…4). Отчет по работе В отчете необходимо отразить: 1. Тему, цель, перечень необходимого оборудования. 2. Содержание работы и порядок ее выполнения. 3. Методику расчета охладителя, произвести расчеты и заполнить таблицу. 4. Температурный график и проанализировать полученные данные. 26 Лабораторная работа №4 «Определение показателей работы вакуумного насоса лопастного типа доильной установки» Цель работы: изучить методику и освоить технику определения подачи лопастного вакуумного насоса с вакуумной системой. Оборудование рабочего места 1. Вакуумный насос с вакуумной системой. 2. Приборы контроля КИ-4840 и КИ-1413. 3. Секундомер. 4. Миллиметровая бумага. 5. Набор инструментов. Содержание работы 1. Изучить устройство приборов КИ-4840 и КИ-1413 для определения производительности вакуумных насосов и методику пользования ими. 2. Определить опытном путем подачу вакуумного насоса с вакуумной системой и без нее, проверить негерметичность вакуумной системы и её засоренность, пользуясь приборами КИ 4840 и КИ-1413. Порядок выполнения Эффективность работы доильной установки зависит в первую очередь от надежной работы вакуумных насосов. Стабильность вакуума под соском, постоянство числа пульсаций и соотношения тактов – одно из главнейших требований к машинному доению. При изменении величины вакуума изменяется частота пульсаций. На изменения числа пульсаций животное отзывается так же, как на замену дояра. Например, увеличение пульсаций с 60 до 80 в минуту (у трехтактных доильных аппаратов) снижается продуктивность животных на 15…16%. Вакуум выше допустимого приводит к 27 наползанию доильных стаканов на соски, что снижает скорость доения или даже прерывает доение. Низкий вакуум приводит к спаданию доильных стаканов с сосков или прекращению доения. Изменение величины вакуума приводит к колебаниям соотношения тактов, числа пульсаций и нарушает процесс доения. В процессе работы снижение подачи лопастного вакуумного насоса происходит главным образом за счет увеличения зазоров: осевого – между роторами и крышками; радиального – между ротором и корпусом; зазора между лопатками и пазами ротора. Увеличение зазора приводит к повышенному расходу масла. Для контроля производительности применяются приборы КИ-4840 и КИ-1413. Прибор КИ-4840 Индикатор подачи вакуумных насосов КИ-4840 (рисунок 4.1) предназначен: 1. Для определения подачи вакуумных насосов доильных установок при вакууме Р = 52000 Н/м 2 или 0,53 кгс/см 2 ; или 52 кПа; или 390 мм рт.ст. 2. Позволяет определить негерметичность вакуумной системы и засоренность вакуумной линии доильных установок после монтажа, наладки и во время эксплуатации. Областью применения индикатора являются молочные фермы хозяйств, эксплуатирующих доильные установки, а также ремонтно-монтажные и другие предприятия, занимающиеся техническим сервисом (обслуживанием, ремонтом и монтажом доильных установок). Конструкция индикатора КИ-4840 основана на методе определения подачи вакуумных насосов при фиксированной величине вакуума Р = 53…54 кПа (Р = 0,53…0,54 кгс/см2) за сужающим устройством – кольцевой переменной щелью. 28 На цилиндрической поверхности корпуса 1 нанесена шкала 7 отсчета целых условных единиц расхода, градуированная от 0 до 5 (цифра 5 соответствует максимальному сечению кольцевой переменной щели). Рисунок 4.1 – Схема прибора КИ-4840 для определения производительности вакуумных насосов: 1 – корпус индикатора; 2 – барабан; 3 – вакуумметр; 4 – соединительная гайка; 5 – ручка; 6 – трубка; 7 – шкала на корпусе; 8 – шкала деления на барабане Одна целая условная единица расхода соответствует одному обороту барабана 2, то есть осевому перемещению шпинделя на 1 мм. На барабане неподвижно закреплена шкала 8, с помощью которой можно отсчитать десятые и сотые доли условных единиц расхода. На вакуумметре 3 нанесена риска красного цвета, соответствующая значению рабочего вакуума, равного Р = 53…54 кПа (Р = 0,53…0,54 кгс/см2). 1. Перед вводом КИ-4840 в эксплуатацию необходимо тщательно ознакомиться с руководством (инструкцией); очистить индикатор и его принадлежности от антикоррозийных покрытий. 2. ПОМНИТЕ: во избежание порчи вакуумметра не включать в действие вакуумный насос, не установив по шкале 7 корпуса значение, равное 5 (что 29 соответствует максимальному сечению кольцевой щели). Для установки максимального сечения кольцевой щели необходимо барабан 2 повернуть против часовой стрелки на 5 оборотов, что будет соответствовать 5 делениям по шкале 7 корпуса. После выполнения пунктов 1 и 2 можно присоединять КИ-4840 в любом участке вакуумной линии и проверять вакуумную систему или вакуумный насос. Порядок проверки вакуумного насоса с вакуумной системой 1. Индикатор КИ-4840 присоединяется к вакуумной линии посредством одного из переходников к резьбовому гнезду, предварительно вывернутого вакуумрегулятора (стрелка У, рис.4.1). Для уплотнения резьбового соединения используются льняные волокна. 2. Вращая барабан 2 против часовой стрелки на 5 оборотов, установить число 5, соответствующее максимальному сечению кольцевой переменной щели. 3. Включить в работу вакуумный насос, который предварительно должен быть выведен на номинальный температурный режим работы. 4. Вращая барабан 2 по часовой стрелки, установить вакуум Р= 53…54 кПа (Р = 0,53…0,54 кгс/см2). Определить значение давления по шкале барабана. Полученное умножить на К=20 (постоянная индикатора, нанесенная на корпус). Это значение будет являться подачей вакуумного насоса, м3/ч, в вакуумной системе доильной установки. Прибор КИ-1413 Индикатор КИ-1413 (рис.4.2) предназначен для определения производительности вакуумных насосов и герметичности вакуумной системы доильных установок. Область применения прибора КИ-1413 та же, что и индикатора КИ-4840. 30 Рисунок 4.2 – Схема прибора КИ-1413 для определения подачи вакуумных насосов: 1 – ротационный газовый счетчик РС-4С; 2 – вакуумметр; 3 – кран-дроссель; 4 – заглушка (место поступления воздуха при опытах); 5 – воздуховод Эксплуатация Установку для определения производительности вакуумных насосов (рисунок 4.2) необходимо поставить вблизи вакуумного насоса на пол и выверить по уровню (находится на корпусе прибора). Затем подключить к вакуумпроводу на место вакуумрегулятора (вакуумный регулятор на время испытания вывернуть). Включать вакуумный насос можно только при закрытом кране 3 прибора. Далее необходимо закрыть крышку вакуумбаллона и постепенно открывать кран установки 3. Установить на вакуумметре 2 вакуум в пределах 40 кПа; или 37220 Н/м2; или 300 мм рт.ст. Дать поработать насосу 31 10…15 минут для прогрева, после чего приступить к замерам для снятия кавитационной характеристики вакуумного насоса с вакуумной системой. Примечание: кавитационной характеристикой насоса называется зависимость подачи от величины вакуума при постоянных оборотах ротора и температуре воздуха. Порядок снятия замеров Для снятия характеристики краном 3 прибора КИ-1413 устанавливают изменения вакуума (смотрим на вакуумметр 2), создаваемого насосом. Вакуум устанавливаем 20; 30; 40; 50; 60 кПа (0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6 кгс/см2) (шесть ступеней - точек). На каждой замеряют расход воздуха по ротационному газовому счетчику 1. В качестве действительного значения производительности берется средняя величина из трех наблюдений. Например: устанавливаем вакуум Рв = 30 кПа (Рв = 0,3 кгс/см2). Далее определяем по ротационному газовому счетчику, за какой промежуток времени t, с, проходит определенное количество воздуха Q´, м 3 . Производительность насоса по данному опыту Q´Н(1), м3/ч, подсчитываем по формуле: QH (1) 3600 Q ' , t (4.1) где QН(1) – подача насоса по данному опыту, м3/ч; Q´ – количество воздуха, прошедшее через счетчик за время опыта, м3; t – время опыта, с. Опыт проделываем в трехкратной повторности, меняя каждый раз значение Q´. Средняя величина из трех наблюдений по подаче насоса при определенном значении вакуума подсчитывается по формуле: ' н.ср Q QH' (1) QH' (2) QH' (3) 3 , (4.2) где Q´н.ср. – подача насоса при определенном значении вакуума, м3/ч; Q´Н(1), Q´Н(2), Q´Н(3), – соответственно подача насоса по первому, второму и третьему опыту, м3/ч. 32 Результаты опытов, полученные при помощи прибора КИ-1413, и расчетные данные заносим в таблицу 4.1. Таблица 4.1 – Результаты опытов по вакуумному насосу Повторность опыта t, с Объем воздуха Q´, м3 Qн(1), м3 t, с Объем воздуха Q´, м3 Qн(2), м3 t, с Объем воздуха Q´, м3 Qн(3), м3 Qн(1)+ Qн(2)+ Qн(3), м3 Qср, 20 (0,2) Вакуум Рв, кПа (кгс/см2) 30 40 50 60 (0,3) (0,4) (0,5) (0,6) 70 (0,7) 0,5 0,5 0,5 0,3 0,2 0,1 0,7 0,6 0,3 0,3 0,1 0,1 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,1 По результатам опытов построить кавитационную характеристику. Качественный график кавитационной характеристики показан на рисунке 4.3. Рисунок 4.3 – График кавитационной характеристики 33 Примечание: при анализе графика необходимо отметить рабочий вакуум, провести прямую до пересечения с прямой, характеризующей кавитационную характеристику. Далее провести перпендикуляр в сторону оси абсцисс, то есть где отложено значение подачи, это и будет рабочим значением расхода при рабочем значении вакуума. Отчет по работе 1. Отразить тему, цель работы, необходимое оборудование. 2. Описать методику определения производительности вакуумного насоса приборами и выполнить все необходимые расчеты. 3. Заполнив таблицу, построить график и проанализировать полученные данные (полученные при измерениях обеими приборами). Сделать выводы о пригодности насоса. 34 Лабораторная работа №5 «Изучение и оптимизация рабочего процесса дозатора и смесителя кормов» Цель работы: определить характеристики процессов дозирования и смешивания кормов; подтвердить теоретические предпосылки процесса смешивания и определить оптимальное значение основных факторов процесса смешивания. Оборудование рабочего места 1. Смеситель. 2. Дозатор. 3. Секундомер. 4. Тахометр. 5. Весы. 6. Сито. 7. Тара. Содержание работы На процесс дозирования оказывают влияние физико-механические свойства кормов: насыпная плотность, размеры частиц, угол естественного откоса, влажность, слёживаемость, комкуемость (склонность к комкообразованию), конструктивные особенности дозирующего устройства и другие факторы. Непрерывное дозирование состоит в обеспечении выдачи заданного количества материала в единицу времени. Однако реальный процесс сопряжен с отклонениями (погрешностями) от заданной величины, то есть является случайным. 35 Среднее значение абсолютной погрешности дозатора: (Qi Qср ) m , (5.1) где Qi – действительная подача или расход материала в i-ом измерении, выраженная в м3/с (объемный расход) или кг/с (массовый расход); Qp – расчетное значение подачи; m – число измерений. Показателем относительной погрешности дозирующего устройства служит коэффициент вариации, %: v 100 S , Q (5.2) где S – средняя квадратическая погрешность; Q – среднее значение подачи дозатора в пробах. Поток корма, выдаваемый дозатором, можно представить как случайный процесс в виде реализации подачи во времени. Показатели погрешности, выраженные в виде числовых характеристик случайной величины, не дают объективной оценки точности дозирования в общем случае, так как их значения зависят от числа проб и абсолютной величины среднего значения, изменяются во времени и не отражают внутренней структуры процесса. Наиболее объективно характеризовать качество процесса позволяет система оценки технологических допусков машин и поточных линий, которая применительно к дозаторам и питателям непрерывного действия может быть выражена в следующем. Поток корма, выдаваемый дозатором, можно представить как случайный процесс в виде реализации подачи во времени. 36 В общем случае реализацию выходного процесса, определяющего эффективность функционирования машины или линии по какому-либо показателю, можно представить в виде y j (t ) y m y (t ) y (t ) , (5.3) где yj(t) – любая реализация случайного процесса; y – среднее значение процесса (общее); m y (t ) – центрированная составляющая низкочастотной части процесса (отклонение от среднего значения); y (t ) – отклонение случайного процесса от центрированной составляющей (центрированный процесс). В качестве критерия оптимизации по оценке подачи дозирующего устройства можно назначить вероятность пребывания случайного процесса в поле допуска PΔ. При этом чем больше PΔ, тем лучше и равномернее подача корма. Физический смысл вероятности PΔ заключается в том, что она показывает долю времени реализации, в течение которой процесс находится в поле допуска. Исследованиями процессов дозирования и раздачи кормов доказано, что отклонения от среднего значения конкретной дозы определяются по нормальному закону, поэтому допуск симметричен относительно среднего значения. Аналитически вероятность P 2Ф , v (5.4) где Ф – функция Лапласа, принимается по таблицам в зависимости от Δ/v (табл.В.1), цифра 2 означает симметричность допуска относительно среднего значения подачи; v – среднее квадратичное отклонение случайного процесса за время реализации, отнесенное к среднему значению, то есть v S /Q. 37 Среднее квадратическое отклонение s рекомендуется определять по формуле: m Q Q 2 i S 1 m 1 , (5.5) где Qi – текущее значение подачи; Q – среднее значение подачи; m – число ординат, принятое для расчета (число измерений). Предельные отклонения подачи дозатора (максимальное Qmax и минимальное Qmin) можно определить по правилу трех сигм: Qmax Q 3S и Qmax Q 3S , где Q - среднее значение подачи; S – среднее квадратичное отклонение подачи. Это обеспечивает надежность выводов с вероятностью 0,9973. Смешивание кормов В результате компоненты после смешивания равномерного первоначально распределения находящиеся каждого раздельно из них в смешиваемом объеме материала образуют однородную смесь. Устройства, в которых осуществляется процесс смешивания, называются смесителями, а их рабочие органы – мешалками. Качество смешивания определяется рядом факторов, которые можно разделить на три группы: - методы смешивания (распыливание, пересыпание, перелопачивание, наслаивание компонентов, смешивание в «кипящем слое»); - конструктивные особенности смесителей и их режим работы (степень заполнения, скорость и характер циркуляции материала в смесителе, конструкция мешалок, частота их вращения); 38 - физико-механические характеристики смеси компонентов (соотношение компонентов, их гранулометрический состав, плотность, коэффициент внутреннего трения). Чтобы оценивать качество смешивания одной случайной величиной, что математически значительно проще, смесь условно принимают двухкомпонентной. Для этого выделяют из смеси один какой-то компонент, называемый контрольным (ключевым), а все остальные объединяют во второй условный компонент. По степени распределения контрольного компонента в массе судят о качестве смеси. Количественной характеристикой завершенности процесса смешивания является степень однородности, представляющая собой отношение содержания контрольного компонента в анализируемой пробе к содержанию того же компонента в рецептурной смеси. Т , S (5.6) где σТ – теоретическое среднее квадратическое отклонение. Степень однородности изменяется от 0 до 1 и чем ближе к единице, тем лучше завершен процесс и качественнее смесь. В качестве критерия оценки процесса смешивания можно использовать коэффициент неоднородности (вариации), выражаемый в %: vc 100 S , x (5.7) где S – величина среднего квадратического отклонения контрольного компонента по данным опытов. Значение vс ≤ 20% для большинства смесителей кормов оказывается достаточным. Кинетика процесса смешивания, то есть развитие его во времени t, зависит главным образом от конструкции смесителя. Если проследить за смешиванием по показателю изменчивости σ (рис.5.1), то можно отметить три стадии развития процесса: 39 – перемещение группы смежных частиц из одного места смеси в другое внедрением, вмятием, скольжением слоев – конвективное смешивание (участок I), которое протекает на уровне микрообъемов и почти не зависит от физико-механических свойств материалов; – постепенное перераспределение части различных компонентов через свежеобразованную границу их раздела – диффузионное смешивание (участок II), которое протекает на уровне микрообъемов; – сосредоточение частиц, имеющих одинаковую массу, в соответствующих местах смесителя под действием гравитационных или инерционных сил – сегрегация (участок III), которая по своему действию противоположна первым двум стадиям, – она ухудшает качество смеси. Если участок ав представляет собой полосу допустимых значений показателя изменчивости, то в конце участка II процесс смешивания должен быть закончен, так как дальнейшее воздействие на материал не имеет смысла, и оптимальное время смешивания для данного смесителя и определенного вида материала находят экспериментально. Рисунок 5.1 – Кинетика процесса смешивания При работе большинства смесителей кормов периодического действия оптимальное время смешивания 8…12 мин. Для шнековых смесителей непрерывного действия при смешивании комбикормов достаточна длина шнека, равная 0,9…1 м. 40 Для оценки качества смешивания кормов наибольшее применение находит коэффициент вариации, физический смысл которого заключается в том, что он измеряет среднеквадратическое отклонение доли контрольного компонента в единицах среднего значения случайной величины. Если при одном и том же качестве смешивания компонентов увеличивать дозу ввода контрольного компонента, то большой дозе будет соответствовать меньшее значение коэффициента вариации, то есть лучшее качество. Как показали многочисленные исследования, закон распределения доли контрольного компонента в смеси по окончании процесса смешивания может быть биномиальным, пуассоновским и нормальным. Пуассоновское распределение возникает тогда, когда доза ввода контрольного компонента очень мала – менее 0,1. При достаточно большом числе проб биномиальное распределение хорошо аппроксимируется нормальным. Поэтому, исходя из сущности процесса смешивания, его можно оценить статическими методами. Предполагаем, что закон распределения частиц контрольного компонента в смеси нормальный. Задаемся предельным отклонением числа или доли частиц контрольного компонента Δ до среднего значения в пробах какого-либо сечения смесителя. Это предельное отклонение определяется из зоотехнических условий на качество кормовой смеси. В результате анализа m проб получаем следующие значения доли частиц контрольного компонента х1; х2,…xm и i xi x (здесь x - среднее значение доли частиц контрольного компонента в смеси, i=1,2,…, m). Пронормируем эти величины путем деления каждой на среднее квадратическое отклонение s: 1 , S z2 2 , S z1 zi i ( xi x ) . S S (5.8) (5.9) (5.10) 41 Закон распределения случайных величин также будет нормальным. Тогда вероятность P попадания числа частиц или доли частиц контрольного компонента в заданные пределы zк' и zк'' определится из выражения х x P zк' i zк'' 2Ф0 i 2Ф0 ( zi ) , S S (5.11) где Ф0 – нормированная функция Лапласа (прил.В). Цифра 2 означает, что отклонения в обе стороны от среднего значения одинаковы. На рисунке 5.2 показана кривая нормальной плотности f(x) нормированной случайной величины (число частиц контрольного компонента). Заштрихованные площади показывают суммарную долю частиц контрольного компонента, заключенную в заданных пределах. Рисунок 5.2 – Плотность вероятности нормального распределения Площадь под кривой нормального распределения равна единице и характеризует распределение всей совокупности частиц контрольного компонента. Если в качестве предельного размаха распределения принять значение 6S, то вероятность нахождения доли частиц контрольного компонента в пределах 6S равна 0,9973, то есть из 10000 случаев отклонение превысит заданные пределы только в 27 случаях. Такое отклонение на практике можно 42 считать невозможным. Тогда степень однородности смешивания можно задать в виде: Ф0 ( zi ) Ф (z ) 0 i , Ф( z 3) 0,9973 (5.12) где Ф0 – нормированная функция Лапласа. Физический смысл заключается в том, что доля частиц контрольного компонента в смеси, которая находится в заданных пределах ±Δ; при этом 0<Θ<1. Полному смешиванию соответствует значение Θ =1. Таким образом, степень однородности смешивания не зависит от дозы ввода контрольного компонента, а характеризуется лишь показателями неоднородности, полученными в результате смешивания, и может быть использована в качестве объективного критерия для сравнения различных режимов работы и разных типов смесителей. Для изучения процессов дозирования и смешивания кормов разработана установка, которая представляет собой барабанный дозатор на базе катушечного аппарата зерновой сеялки, а в качестве смесителя использован шнек. Установка предусматривает варьирования ряда конструктивных факторов: частоту вращения и шнека; степень открытия катушечного аппарата, угол наклона смесителя к горизонту. Предусмотрены по всей длине смесителя пробоотборные устройства. Технологическая схема установки показана на рисунке 5.3. Она имеет общую раму, на которой смонтированы загрузочный бункер 1, разделенный на две части перегородкой для основного и контрольного компонентов. В днище бункера установлены катушечные барабаны 2 с приводом 3. При вращении барабанов корм из бункера 1 поступает в бункер 4. Для изменения подачи дозирующих барабанов установлен регулятор 6, изменяющий длину активной части барабанов. В шнековом смесителе 7 для изменения угла наклона корпуса смесителя к горизонту установлены регулировочные кронштейны 8. Для отбора проб предусмотрены отборщики 9. 43 Цифрами 1-1, 2-2,…, 5-5 обозначены номера сечений, откуда отбираются пробы материала. Рисунок 5.3 – Технологическая схема установки (дозатор-смеситель): 1 – бункер; 2 – катушечные барабаны; 3 – привод; 4 – бункер; 5 – приемный бункер смесителя; 6 – регулятор; 7 – смеситель; 8 – регулировочный кронштейн; 9 – промежуточные отборщики; 10 – выгрузная горловина Порядок выполнения Изучение рабочего процесса дозатора 1. Засыпать в бункеры дозатора компоненты смеси и установить его на подачу компонентов (по заданию преподавателя). На пробоотборник дозатора установить полиэтиленовый пакет. Заслонку дозатора переключить на подачу в смеситель. 2. Запустить смеситель, затем дозатор и при установившемся режиме взять пробу с подачи дозатора в течение 10 с в трехкратной повторности. Результаты опытов занести в таблицу 5.1. 44 3. По результатам опытов рассчитать среднее значение подачи Q, среднее квадратическое отклонение S по формуле (5.5), коэффициент вариации v по формуле (5.7), вероятность пребывания процесса в поле допуска PΔ по формуле (5.4). Допуск Δ принять по заданию преподавателя. Вычислить предельные отклонения подачи (максимальное Qmax и минимальное Qmin) «по правилу трех сигм». 4. Сделать вывод о точности дозирования кормов изучаемого дозатора по коэффициенту вариации, считая достаточным его численное значение ≤ 20%. Изучение и оптимизация рабочего процесса смесителя кормов Изучение кинетики смесителя На пробоотборники смесителя (5 сечений) установить полиэтиленовые пакеты. Заслонку дозатора установить на подачу в смеситель. Запустить смеситель, затем дозатор и при установившемся режиме поочередно, начиная с 5-го сечения, взять пробы смешиваемых компонентов в течение 10 секунд в трехкратной повторности. Каждую навеску взвесить на весах, выделить на сите путем ручного встряхивания контрольный компонент и вновь его взвесить. Результаты взвешивания занести в таблицу 5.1. Вычислить среднее значение контрольного компонента в каждом сечении, среднее квадратическое отклонение по формуле (5.5), коэффициент вариации по формуле (5.7). Полученные результаты вычислений занести в таблицу 5.2. Построить графическую зависимость коэффициента вариации от времени смешивания (аналог времени – номера сечений). Выделить на графике зоны конвективного, диффузионного смешивания и зону сегрегации. Таблица 5.1 – Результаты опытов по дозатору № повт. 1 2 3 Масса навески, г Время взятия навески, с Подача Qi , г/с 45 Таблица 5.2 – Результаты опытов по кинетике смешивания № повторн. 1 2 3 Масса навески в сечении, г 1 2 3 4 5 Масса контр. компонента в сечении, г 1 2 3 4 5 Доля контр. компонента в сечении 1 2 3 4 5 Среднее значение доли контрольного компонента хi Среднее квадратическое отклонение, S Коэффициент вариации, v, % Оптимизация рабочего процесса смесителя Оптимальное сочетание факторов, действующих в рабочем процессе смесителя, необходимо определить с помощью теории планирования эксперимента методом крутого восхождения по поверхности отклика (метод Бокса-Уилсона), который предусматривает варьирования факторов на двух уровнях, верхнем (+1) и нижнем (–1). Процедура крутого восхождения предусматривает назначение (выбор) факторов и критерия оптимизации, назначение их уровней варьирования, составление плана эксперимента, выполнение опытов по плану, расчет оценок коэффициентов регрессии, статическую оценку результатов опытов и анализ математической модели. В качестве независимых факторов выберем два: х1 – частота вращения шнека смесителя, мин-1; х2 – угол наклона оси шнека смесителя к горизонту, град. Поскольку в нашем случае выбрано 2 фактора, то целесообразно принять план эксперимента типа 22=4. Матрица плана и уровни варьирования факторов приведены в таблице 5.3. Для облегчения расчетов степени однородности результаты опытов и расчетов рекомендуется вначале занести во вспомогательную таблицу 5.4. 46 В качестве критерия оптимизации (отклик) выбран показатель степени однородности, вычисляемый по формуле (5.12). 1. После выполнения опытов по матрице плана рассчитывают оценки коэффициентов регрессии и строят регрессионную модель в виде неполной полиномиальной модели: ˆ b b x b x b x x . 0 1 1 2 2 12 1 2 (5.13) Таблица 5.3 – Матрица плана и результаты опытов и расчетов Факторы частота угол Обозначения вращения наклона шнека, x1, x2, град. мин-1 Верхний уровень + 1 250 30 Нижний уровень – 1 200 0 План опытов: 1 + + 2 3 + 4 + Критерий оптимизации Θ Θ Θ ̂ 1-я 2-я 3-я среднее расчетное - - - - - Оценки коэффициентов регрессии модели (5.13) рассчитывают по формулам N N u b0 u 1 N N xiu ; bi u 1 N x u ; bij x ju u 1 N , (5.14) где N – число строк матрицы плана, N=4; и – среднее значение критерия оптимизации в и - ой строке; xi – значение i-го фактора в u-ой строке матрицы плана (факторы нормированы); xju – значение j-го фактора в u-ой строке матрицы плана (факторы нормированы). После расчета оценок коэффициентов регрессии по формулам (5.14) проверяется адекватность модели (5.13) по F - критерию Фишера: 2 S LF F 2 , Sy (5.15) 47 2 где S LF – дисперсия неадекватности модели S y2 – дисперсия ошибок и опыта. № повторности Таблица 5.4 – Вспомогательная таблица для расчетов Масса навески, г Масса контр. компон., г Доля контр., компон., xi, % Δi= i2 хi x zi i S Ф0(zi) 2Ф0(zi) 2 Фо 0,9973 1 2 3 Σ Σ S х N S 2 LF Σ Θ 2 ˆ u u 1 , N k 1 (5.16) где ̂ – расчетное значение критерия оптимизации в и - ой строке матрицы плана; k – число факторов, k=2; 2 m 2 у S iu 1 m 1 где Θiu – значение критерия оптимизации в , (5.17) i - ом параллельном опыте в и - ой строке матрицы плана; – среднее значение критерия оптимизации для строки, которая была реализована в трехкратной повторности; m – число параллельных опытов, m=3. Модель (5.13) считается адекватной, если расчетное значение F критерия меньше Fтабл. Табличное значение принимается по таблице F распределения с числом степеней свободы числителя f1=N–k–1 и знаменателя f2=m–1 в зависимости от принятого уровня значимости: 48 F0,05=18,51 при f1=1; f2=2 F0,05=200 при f1=2; f2=1 F0,05=98,49 при f1=1; f2=2 F0,05=4999 при f1=2; f2=2 2. Провести анализ полученной модели регрессии (5.13) графоаналитическим методом. Для чего необходимо построить двухмерные сечения в следующей последовательности: 2.1. Задаемся значением ̂ (в пределах области экспериментирования) и подставляем в уравнение (5.13). 2.2. Задаваясь значениями x1 или x2, равными –1; –0,5; 0; +0,5; +1, рассчитать по уравнению (5.13) значение x2 или x1. В координатах x1, x2 по полученным точкам построить линию равного выхода. 2.3. Вновь задаемся значениями ̂ и x1 или x2, строим двухмерное сечение. Необходимо построить 4…5 линий равного выхода. 2.4. Анализируя линии равного выхода, определить с помощью двухмерного сечения оптимальные значения факторов x1* и x2* . Оптимальные значения факторов подставить в уравнение (5.13) и найти значение * , сравнить его величину с данными опытов в матрице плана. 2.5. Оптимальные значения x1* и x2* разнормировать, то есть сделать именованными по формуле: хi xi xi , (5.18) где хi – именованное значение факторов; хi – нормированное значение фактора; xi – интервал варьирования i-го фактора. хiв хiн xi , 2 где хiв – именованное значение фактора на верхнем уровне; хiн – именованное значение фактора на нижнем уровне. (5.19) 49 Отчет по работе 1. Отразить тему, цель работы, необходимое оборудование. 2. Представить результаты опытов и расчетов по дозированию. 3. Представить результаты опытов и расчеты по кинетике смешивания. 4. Представить результаты опытов и расчетов по оптимизации смесителя, анализ модели (5.13). 5. Сделать выводы по изучению точности дозирования, кинетике смешивания и оптимизации рабочего процесса смесителя. 50 Лабораторная работа № 6 «Экспериментально-теоретическое определение показателей работы молочного сепаратора» Цель работы: изучить методы определения, энергетических, технических и эксплуатационных показателей работы молочного сепаратора. Оборудование рабочего места 1. Охладитель молока ОМ-1А. 2. Термометры (от 0…100С). 3. Мерные сосуды. 4. Секундомер. Содержание работы Электродвигатель для привода технических машин подбирают по мощности рабочего хода машины. На пусковой период прибавляют примерно 15%. Однако молочные сепараторы рассчитывают не по эксплуатационной, а по пусковой мощности. Мощность Nп (кВт) пускового периода можно определить по формуле: Iб 2 с 3 F 5 Nп , 1000 t p 8 1000 3 п 2 где Iб – момент инерции барабана, кг м ; (6.1) ω – угловая скорость барабана, с-1; tр – время разгона барабана, с; с=0,3 – постоянный коэффициент; ρ – плотность воздуха, ρ=1,166 кг/м3; – окружная скорость барабана, м/с; F – боковая поверхность барабана, м2; ηп – КПД передаточного механизма, ηп=0,8…0,85; I б I б и под I под ; (6.2) 51 I б и под Gб и под а 2 Т б2 и под ; 4 2 l I под 2 Gпод а 2 Т под ; 4 2 l G= m g, (6.3) (6.4) (6.5) где mб – масса барабана, mб=15,7 кг; mпод – масса подвеса, mпод=3,1 кг; g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения; а – половина расстояния между нитями подвеса, а=0,175 м; Т – период одного полного колебания, с; l – длина нитей подвеса, l = 2,43 м. Рисунок 6.1 – Схема подвески барабана Угловая скорость сепараторного барабана определяется (с-1): n , 30 (6.6) где n – частота вращения барабана, n=8000 мин-1 (133 с-1). R. (6.7) Боковая поверхность барабана определится из выражения (рис.6.1). F Д max.б Н1 ( Д max.б Д min.б ) Н Д min .б Н 2 , 2 где Дmax.б – максимальный размер барабана, Дmax.б=230 мм; Дmin.б – минимальный диаметр барабана, Дmin.б=105 мм; Н1 – высота цилиндрической части барабана, Н1=0,035 м. Н2 – высота конической части барабана, Н2=0,055 м. (6.8) 52 Рисунок 6.2 – Схема тарелки сепараторного барабана Мощность холостого хода равна: N х. х. с 3 F . 8 1000 (6.9) Мощность Nсеп, потребляемую для рабочего хода сепаратора, определяют по формуле: N сеп 4 2 Q nc2 r 2 с 3 F 1 , 3600 2 g 8 1000 п (6.10) где φ=1,0…1,1 – коэффициент, учитывающий радиальную скорость струи; Q – производительность сепаратора, замеренная в опыте, кг/ч; nс – частота вращения барабана, с-1; r – расстояние от оси вращения до центра выходного отверстия продуктов сепарации, r = 0,037 м. Коэффициент использования производительности сепаратора равен: Q , L (6.11) где Q – действительная производительность сепаратора, замеренная в опыте, кг/ч; L – теоретическая производительность, кг/ч, определяемая по формуле: L 518,4 Z V расч n , τ – разделяемость молока, с; Z – число тарелок, Z=29 шт.; Vрасч – расчетный объем барабана, см3. (6.12) 53 Разделяемость молока τ (с) рассчитывают по формуле: 2 п ж rш2 , 9 (6.13) где δ – плотность плазмы молока, δп =1033,8 кг/м3; δж – плотность жировых шариков, δж=930,4 кг/м3; rш – радиус жирового шарика, rш= 10-6 м; dш – расчетный диаметр шариков, dш= 0,8…1,5 мкм; μ – динамическая вязкость молока при: 10С – μ=0,00247 Па·с; 15С – μ=0,00210 Па·с; 20С – μ=0,00179 Па·с; 35С – μ = 0,00117 Па·с; 30С – μ=0,00133 Па·с. Расчетный объем сепаратора определяют по формуле: V расч Dприв 2 Dприв НТ ; 4 2 2 2 Dmax .г Dmax. г Dmin. г Dmin .г , 3 (6.14) (6.15) где Дмах – диаметр тарельчатой вставки (максимальный), Дмах=122 мм=0,122м; Дmin – диаметр тарельчатой вставки (минимальный), Дmin=68 мм=0,068 м; НТ= 31 мм - высота тарелки, HT=31 мм=0,031 м. Рисунок 6.3 – Схема сепараторного барабана Нагрузочную характеристику электродвигателя при разгоне и работе сепаратора выполняют в следующей последовательности: а) проверить исправность сепаратора; б) получить разрешение преподавателя и только лишь после этого можно продолжить работу дальше; 54 в) наполнить молокоприемник сепаратора водой; г) одновременно включить электродвигатель и секундомер, по ваттметру вести наблюдения за потребляемой мощностью в пусковой период. Когда барабан достигнет установившихся оборотов (что можно определить на слух и показателями ваттметра), выключить секундомер. Секундомер покажет время разгона барабана в секундах. Опыт проделать три раза. Время разгона и мощность взяты средние из трех замеров; д) замерить мощность холостого хода сепаратора ваттметром. Порядок выполнения 1. Определить период одного полного колебания барабана с подвесом. Для этого барабан, подвешенный на двухниточном подвесе, повернуть на угол 25о…60 и по секундомеру измерить время 10 полных колебаний. Опыты провести в трехкратной повторности. В таблицу 6.1 занести время одного полного колебания барабана с подвесом. 2. Определить период одного полного колебания подвеса. Для этого снять барабан с подвеса, подвес повернуть на угол 250…600 и по секундомеру измерить время 10 полных колебаний. Опыты провести в трехкратной повторности. В таблицу 6.2 занести время одного полного колебания подвеса. Снять нагрузочную характеристику при разгоне и работе сепаратора, т.е. на холостом ходу и с нагрузкой. Данные наблюдений занести в таблицы 6.1 и 6.2. По средним значениям построить график N=f(t). Таблица 6.1 – Данные наблюдений № п/п 1 2 Показатели Показания ваттметра Мощность, Вт 0 15 30 Время разгона, с 45 60 75 90 105 125 135 150 55 Таблица 6.2 – Исходные данные и результаты расчета Опытные данные Результаты расчета Время одного полного колебания, с барабана и подвеса подвеса Время разгона барабана, t, с Фактическая производительность, Q кг/ч Мощность холостого хода Nхх, кВт Мощность пускового Nп, кВт Мощность рабочего хода Nсеп, кВт Теоретическая производительность сепаратора L, кг/ч Коэффициент использования производительности, Отчет по работе 1. Отразить тему, цель работы, необходимое оборудование. 2. Представить результаты опытов и расчетов по характеристике молочного сепаратора. 3. Сделать выводы по изучению работы молочного сепаратора. разгонной 56 Лабораторная работа № 7 «Оптимизация технологических факторов молочного охладителя-очистителя ОМ-1А» Цель работы: определить область оптимальных технологических режимов работы молочного охладителя-очистителя. Оборудование рабочего места 1. Охладитель молока ОМ-1А. 2. Термометры (от 0…100С). 3. Мерные сосуды. 4. Секундомер. Содержание работы В экспериментах лабораторной работы приняты два основных технологических фактора: подача охлаждающей воды В и подача молока М, соотношение которых характеризуется коэффициентом кратности подачи воды: n B , M (7.1) где В – подача охлаждающей воды, кг/с; М – подача молока, кг/с. В качестве критерия оптимизации при оценке эффективности молочного охладителя удобно принять средний коэффициент теплопередачи: К, кВт . м 2 о С Оптимальное сочетание факторов В и М необходимо определить с помощью теории планирования эксперимента методом крутого восхождения по поверхности откликов (метод Бокса-Уилсона), который предусматривает варьирование факторов на двух уровнях (верхнем +1 и нижнем -1). 57 Процедура крутого восхождения предусматривает назначение уровней варьирования факторов, составление плана эксперимента, реализацию плана, расчета коэффициентов регрессии, статистическую оценку результатов опытов и анализ математической модели. Поскольку в нашем случае выбрано два фактора, то целесообразно реализовать полный факторный эксперимент типа 22. После реализации матрицы плана рассчитывают коэффициенты регрессии и получают математическую модель в виде неполного квадратичного полинома: у̂ b0 b1 x1 b2 x2 b12 x1 x2 . (7.2) С целью сокращения времени на выполнение опытов рекомендуется каждую строку плана реализовать в однократной повторности, а одну из них, например четвертую, – в трехкратной повторности (для оценки дисперсии ошибок). Коэффициенты регрессии полинома рассчитываются по формулам (факторы в нормированном виде): N N y x u b0 u 1 N N iu ; bi x уu u 1 N u ; bij x ju уu u 1 N , (7.3) где N – число строк матрицы плана, N = 4; yu – значение критерия оптимизации в u-ой строке; xiu – матрицы плана; xiu – значение i-го фактора в u-ой строке плана (u = 1...N). После расчета оценок коэффициентов регрессии по формулам (5.14) проверяется адекватность модели (5.13) по F - критерию Фишера: 2 S LF F 2 , Sy 2 где S LF – дисперсия неадекватности модели; S y2 – дисперсия ошибок и опыта. (7.4) 58 2 N уˆ u S 2 LF уu 1 , N k 1 (7.5) где у̂ – расчетное значение критерия оптимизации в и - ой строке матрицы плана; k – число факторов, k=2; 2 m у iu 2 у S у 1 m 1 где yiu – значение критерия оптимизации в , (7.6) i - ом параллельном опыте в и - ой строке матрицы плана; у – среднее значение критерия оптимизации для строки, которая была реализована в 3-кратной повторности; m – число параллельных опытов. Порядок выполнения 1. Перед началом опытов снять размеры элементов секции охладителя и определить площадь поверхности охлаждения F, м2, по формуле: F=1,2 L . H . Z, (7.7) где L – длина пластины охладителя, L=0,6 м; Н – ширина пластины охладителя, Н=0,07 м; Z – число пластин в охладителе, Z=41 шт. 2. Экспериментально-теоретическое определение среднего коэффициента теплопередачи на каждом режиме производится в таком порядке: в период охлаждения фиксируются показания термометров, установленных на прямом и обратном водопроводах секции в молокоприемнике и молокосборнике, а также в начале и конце линии охлаждающей воды. 2.1. Подача установки, кг/ч: М 3600 М i , t (7.8) 59 где Mi – количество охлажденного молока за время опыта; t – продолжительность опыта, с. В качестве молока в опытах используется вода Рисунок 7.1 – Схема лабораторной установки: 1 – ванна для молока; 2 – насос; 3 – очиститель; 4 – охладитель молока; 5 – ванна для охлажденного молока; 6 – счетчик; 7, 10 – баки для воды; 8 – насос водяной; 9 – кран Таблица 7.1 - Результаты опытов № строки плана Время опыта, с В М М1, кг В1, кг tМнач , оС tМкон , оС tВнач , оС tВкон , оС 60 2.2 Расход воды водяной секцией, кг/ч: В 3600 Вi , t (7.9) где Bi – количество воды за время t опыта, кг. Логарифмическая разность температур: t H t K (t Мнач t Вкон ) (tМкон t Внач ) tcp , нач кон t H t t М В 2,3 lg 2,3 lg кон нач t K tМ t В (7.10) где tН – разность температуры между начальной температурой молока и конечной температурой воды, оС; tК – разность температур между конечной температурой молока и начальной температурой воды, оС; tМнач – начальная температура молока, оС; tМкон – конечная температура молока, оС; tВнач – начальная температура воды, оС; tВкон – конечная температура воды, оС; 2.3 Средний коэффициент теплопередачи, кВт/(м2 с): с М (t Мнач t Вкон ) К , tср F (7.11) где М – массовый расход молока, кг/с; с – теплоемкость молока, с= 3,9356 кДж/(кг с). Поскольку в опытах вместо молока используется вода, то принято с=4,19 кДж (кг с). Данные расчета сводим в таблицу 7.2. Таблица 7.2 – Расчетные данные № 1 2 3 4 М В tк К 61 3. Провести анализ модели (7.2) графоаналитическим методом. Для чего необходимо построить двухмерные сечения: 3.1. Задаваясь значениями x1 (x2), равными –1; –0,5; 0; +0,5 ; +1; В координатах x1, x2 по полученным точкам построить пять линий равного выхода. Анализируя линии равного выхода, определить оптимальные значения факторов x1опт и x2опт. Оптимальные значения факторов подставить в уравение (7.2) и найти значение yопт. Сравнить его величину с лучшими точками по данным эксперимента и сделать вывод о степени увеличения критерия оптимизации в оптимальной точке. Таблица 7.3 – Матрица планирования и результаты расчетов Экспериментальная оценка критерия оптимизации Факторы Обозначения Верхний уровень +1 Нижний уровень -1 План опытов: 1 2 3 4 подача воды В, кг/с х1 0,53 0,22 + подача молока М, кг/с У к кВт м2 о С кВт У У 2 о м С х2 0,2 0,09 + - 3.2. Оптимальные значения x1 опт и x2 опт раскодировать, то есть сделать их именованными по формуле: хi xi xi , где хi – именованное значение факторов; хi – нормированное значение фактора; xi – интервал варьирования i-го фактора. (7.12) 62 xi хiв хiн , 2 (7.13) где хiв – именованное значение фактора на верхнем уровне; хiн – именованное значение фактора на нижнем уровне. Отчет по работе 1. Отразить тему, цель работы, необходимое оборудование. 2. Представить результаты опытов и расчетов по охлаждению. 3. Представить результаты опытов и расчетов по оптимизации охладителя, анализ модели (7.2). 4. Представить результаты опытов и расчеты по кинетике охлаждения. 5. Сделать выводы по изучению процесса охлаждения молока и оптимизации рабочего процесса охладителя. 63 Лабораторная работа №8 «Исследование расхода воздуха доильным аппаратом» Цель работы: определить расход воздуха, затрачиваемого для работы доильного аппарата. Изучить влияние глубины разряжения в вакуумпроводе и частоты пульсаций на расход воздуха. Оборудование рабочего места 1. Установка для определения расхода воздуха доильным аппаратом (рис.8.1). 2. Доильный аппарат АДУ-1. 3. Вакуумметр. Рисунок 8.1 – Схема лабораторной установки: 1 – сосуд; 2 – газовый счётчик; 3, 4 – вакуумные шланги; 5 – пульсатор; 6 – коллектор; 7 – доильные стаканы; 8 – пробки Содержание работы Расход воздуха доильными аппаратами складывается из расхода его управляющей камерой пульсатора, расхода на привод сосковой резины и расхода воздуха подсосковыми камерами доильного стакана. Таким образом, расход воздуха доильным аппаратом за 1 пульсацию V составит V Vп Vц.прив V 'прив , где Vп – расход воздуха на привод клапанов пульсаторов, м3; (8.1) 64 Vц.прив – приведённый (к атмосферному давлению) расход воздуха на привод сосковой резины, м3; V’прив – расход воздуха подсосковой резины доильных стаканов, м3. Часовой расход QЧ доильным аппаратом определяется по формуле: QЧ n 60 V , (8.2) где α – коэффициент, учитывающий потери воздуха в доильном аппарате, α=1,35; n – частота пульсаций доильного аппарата, мин-1. Расход воздуха на привод клапанов пульсатора Vп определяется по формуле: Vп 2,3 lg P2 VОП , P1 (8.3) где VОП – объём управляющей камеры пульсатора при закрытом клапане. Для аппарата АДУ-1 VОП=30·10-6 м3; P1 – абсолютное давление в управляющей камере пульсатора, при котором происходит переключение клапана, Па; P2 – абсолютное давление в управляющей камере пульсатора, при котором происходит переключение клапана (начало отсасывания атмосферного воздуха), Па. Таблица 8.1 – Значение давлений P1 и P2 в управляющей камере пульсатора в зависимости от вакуума в доильном аппарате Вакуум Давление Р1 Давление Р2 кПа кПа кПа 30 68 83 40 61 78 50 51 73 60 41 67 Приведённый расход воздуха на привод сосковой резины за 1 пульсацию определяется по формуле: Vц.прив где Рh – вакуум, кПа; Va Ph , Pб (8.4) 65 Va – объём межстенных камер доильных стаканов, а также камер и трубок пульсатора, в которых действует переменный вакуум. Для доильного аппарата АДУ-1 Va=5·10-4м3; Pб – барометрическое давление, Pб=97 кПа. Таблица 8.2 – Результаты опытов (n=90 мин-1). Наименование узла Время прохода 0,01 м3 воздуха через сечение 1 2 3 Доильный аппарат Пульсатор Объём воздуха V0, м3 Расход воздуха Q=V0/t, м3/ч 1 2 3 0,01 0,01 Таблица 8.3 – Результаты опытов при изменении частоты пульсаций n, мин-1 Частота пульсаций n, мин-1 Число пульсаций за 10 с Время прохождения воздуха объёмом V0=0,01 м3 t, c Расход воздуха Q=V0/t, м3/ч 80 90 100 110 120 Таблица 8.4 – Результаты опытов при изменении давления Рв, кПа Давление разряжения Рв, кПа 60 55 50 45 40 35 30 25 Число пульсаций за 10 с Частота пульсаций n, мин-1 Построить по полученным данным зависимость частоты пульсаций от глубины разряжения – n=f(Pв) и зависимость расхода воздуха от частоты пульсаций – Q=f(n), сделать выводы. 66 Лабораторная работа №9 «Проектирование схемы режущего аппарата дискового типа» Цель работы: изучить методы построения схем режущих аппаратов дискового типа и их динамику. Необходимые принадлежности 1. Миллиметровая бумага, формат А3. 2. Циркуль. 3. Транспортир. 4. Треугольник. Порядок выполнения Работа выполняется индивидуально каждым студентом и носит творческий характер. При выполнении работы необходимо использовать научную литературу по рассматриваемому вопросу. Перед началом выполнения студент получает задание от преподавателя (исходные расчетные данные) по таблице 9.1. Получив исходные данные, студент должен: 1. Построить схему режущего аппарата дискового типа с оптимальным режимом резания, т.е. таким, при котором удельный расход энергии на технологический процесс резания минимален. 2. Построить диаграмму моментов сопротивления резанию на валу режущего аппарата и диаграмму изменения угловой скорости вала. Определить мощность на привод и необходимый момент инерции маховика. Исходные данные к расчету аппарата дискового типа: Тип ножа: А – криволинейный; Б – прямой; В – прямой с коррекцией. 67 Таблица 9.1 – Исходные данные Наименование Производительность, кг/ч Насыпная плотность в слое при резании, кг/м3 Длина резки соломы, см Удельная линейная сила острого ножа на солому при резании без скольжения, Н/см Угол трения лезвия ножа по соломе Угол трения соломы по противорежущей грани горловины и по питательным валикам Средняя скорость ножа при резании, м/с Обозначение Варианты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Q 1500 1500 6000 1000 2000 6500 1000 2000 7000 ρ 120 80 400 80 80 450 100 80 300 l 1,0 1,5 1,8 0,6 2,0 2,0 1,0 2,0 2,5 q 100 110 100 120 110 100 120 110 100 φ1 15 19 18 16 17 15 17 18 19 φ2 29 26 30 28 29 30 27 27 29 16,5 16,0 16,6 17,0 16,4 16,5 16,0 16,3 16,2 16 17 18 Продолжение таблицы 9.1 – Исходные данные Наименование Производительность, кг/ч Насыпная плотность в слое при резании, кг/м3 Длина резки соломы, см Удельная линейная сила острого ножа на солому при резании без скольжения, Н/см Угол трения лезвия ножа по соломе Угол трения соломы по противорежущей грани горловины и по питательным валикам Средняя скорость ножа при резании, м/с Обозначение Варианты 10 11 12 13 14 15 Q 2000 3000 1000 2000 3000 1000 2000 3000 1000 ρ 100 120 80 100 120 100 80 100 120 l 2,0 3,5 1,9 2,8 3,0 2,0 2,5 2,6 0,7 q 80 90 100 110 120 80 110 100 120 φ1 16 17 18 15 16 17 18 15 16 φ2 26 27 28 29 30 25 27 27 28 16,0 16,1 16,2 16,3 16,4 16,5 16,6 16,7 16,8 68 Содержание работы При проектировании режущего аппарата с криволинейным лезвием ножа стремятся к тому, чтобы режим резания был оптимальным, т.е. удельная работа была минимальна, достаточно надежно было соблюдено условие защемления материала для чистого среза, нагрузка на вал ножевого диска в необходимой степени была равномерна, а также правильно был выбран угол установки ножа. Для построения схемы режущего аппарата необходимо прежде всего определить значения минимального и максимального углов скольжения. Это определение производят на основе анализа технологического процесса скользящего резания. Выполнение работы: 1 Построение схемы режущего аппарата дискового типа. 1.1 Основываясь на результатах исследований, выбираем значение максимального и минимального углов скольжения (резания) (min = 35...40, max = 55...60), а также закон изменения удельного давления q=f (τ). Выбираем номинальный размер стандартного ножа в пределах Rн=300...450 мм. 1.2 Радиусом стандартного ножа вычерчиваем окружность, учитывая при этом запас на износ и стачивание ножа B2 = 30 мм (рисунки 9.1 и 9.2). R Rн B2 . 2 (9.1) От центра окружности O1 проводим под углом min к вертикали прямую. 1.3 Через точку пересечения этой прямой с окружностью (точка С) проводим горизонталь. Пересечение этой горизонтали с вертикалью в точке O определит центр вращения ножа, а также эксцентриситет e. Следует проверить условие е = (0,7...0,8)·R. 1.4 Находим на окружности такую точку B, в которой угол между радиусом R и радиус-вектором rmax равен 90 – max, что дает нам возможность найти в этой точке лезвия ножа B угол скольжения max. 69 Для этого в точке B строим угол, равный 90 – max (рис.9.1). На левой стороне этого угла откладываем отрезок, равный R, находим точку O1. Из точки O2 величиной эксцентриситета циркулем делаем засечку на правой стороне угла 90 – max и находим точку О. Отрезок ОВ будет максимальным радиусвектором rmax. Затем из точки О (рис.9.1) радиус-вектором rmax делаем засечку и находим на окружности искомую точку В. Рисунок 9.1 – Графическое определение местоположения точки В Рисунок 9.2 – Чертёж стандартного ножа 70 Рисунок 9.3 – Построение схемы режущего аппарата Из построения следует, что в точке В угол между радиус-вектором и касательной, то есть угол скольжения, будет иметь максимальное значение. 1.5 Угол скольжения min будет соответствовать точке C лезвия ножа. Точка A легко определяется засечкой на окружности из точки B длиной хорды изношенного стандартного ножа BA, что определяет и rmin. 1.6 Ширину горловины b определяем графически. Из центра вращения O проводим дугу rmax. Чтобы материал размещался по всей длине рабочей части лезвия ножа, задаемся размером максимального угла раствора из соотношения χmax = 1 + 2 < max. (9.2) 71 Под углом max – χmax к горизонтали вниз проводим прямую из центра вращения O до пересечения с проведенной радиусом rmax дугой. Получаем точку пересечения IV. Эта точка определяет положение нижнего края горловины, т.е. положение противорежущей грани. Действительно, в точке IV угол раствора имеет максимальное значение χmax, а когда нож достигает положения наибольшего раствора, то прямая, проходящая через точку IV и центр вращения О, представляет с горизонталью использованный для построения угол (τmax – χmax). Чтобы учесть износ ножа, наиболее удаленная точка противорежущей грани берется на 15 мм ближе к центру горловины. На эти же 15 мм приближаем к центру горловины и левую крайнюю точку горловины, то есть точка II. Однако по конструктивным соображениям размер C = rmin+15 мм не берем меньше 100 мм. 1.7 Высоту горловины определяем по заданной пропускной способности и расчетной длине резки, используя формулу: a Q , 0,16 b l Z ср (9.3) где а – высота горловины, м; Q – пропускная способность режущего аппарата, кг/с; b – ширина горловины, м; l – длина резки, м; Z – число ножей, Z = 2...6; – насыпная плотность материала, кг/м3; ср – угловая скорость ножевого диска, с-1. с р 30 с р r r ; rс р max min ; n . (9.4) rс р 2 Зная a, строим сечение горловины. Высота горловины должна быть в с р пределах а = 30…100 мм. Как следует из анализа схемы, в этом режущем аппарате по мере поворота ножа угол χ раствора увеличивается и достигает своего 72 максимального значения в точке IV. Чтобы обеспечить надёжное защемление, необходимо выполнить условие χзащ=φ1+φ2<τmax. При τmax=550…600, φ1=150…180, φ2=250…300, угол раствора χзащ= 400…480. 2. Построение схемы режущего аппарата дискового типа с прямым ножом. Нож с прямолинейным лезвием имеет ряд недостатков. При постоянном моменте двигателя усилие резания и угол скольжения уменьшаются к концу лезвия ножа. Линейная скорость точек лезвия ножа по мере удаления от оси вращения увеличивается. Угол раствора переменный, он больше в начале резания, а затем уменьшается. Чтобы соблюдать условие защемления материала по всей ширине горловины, ножи с прямолинейным лезвием требуют корректировки. Несмотря на указанные недостатки, они применяются в режущих машинах животноводческих ферм, так как прочны, имеют простую конструкцию, удобны для заточки. С целью выяснения указанных недостатков ножа с прямолинейным лезвием удобно пользоваться графоаналитическим методом расчета. Построение схемы режущего аппарата с прямым лезвием ножа ведут в следующем порядке (рис.9.4). 2.1 Произвольную точку О принимаем за центр вращения диска. Выбрав масштаб радиусом, равным вылету ножа ρ=100…120мм, проводим окружность вылета ножа. К полученной окружности из точки m на горизонтальном диаметре проводим вверх вертикальную касательную. 2.2 Из центра О проводим прямую под углом (90 – φ2)0 до пересечения с касательной и отмечаем точку B . Угол φ2 скользящего резания принимаем из таблицы 9.1. Полученный угол ОB m, образованный радиус – вектором ОB =rmax и касательной, является минимальным углом скольжения τmin, который в данном случае равен φ2. При этом по всей длине лезвия будет обеспечено резание со скольжением. 2.3 Из центра О вращения проводим дугу радиусом О В rmax до пересечения с нижним обрезом горловины в точке D. Противорежущая 73 пластина располагается ниже горизонтального диаметра диска на расстоянии h=0,5p. Поэтому на таком расстоянии от центра О следует провести прямую FED до пересечения с дугой B D. Точка D отмечает наружный конец противорежущей пластины. 2.4 Графическим построением определяем ширину в горловины и отмечаем точку Е. Для этого из отрезка FD вычитаем отрезок c = 1,2р. 2.5 Определяем расчетную высоту горловины а по заданной производительности по формуле (9.3). 2.6 По полученным размерам а и в наносим контур горловины ABDE и затем через точку А, отмечающую начало резания, проводим касательную к окружности радиусом р. Угол, образованный этой касательной и верхним обрезом АВ горловины, есть максимальный угол раствора xmax. По условиям защемления этот угол не должен быть более 2·φmin. Если окажется, что χ>2·φmin, то следует провести корректировку ножа. 2.7 Для корректировки ножа необходимо выполнить следующие операции (рис.9.4): найти угол β корректировки (β=xmax–2·φmin); провести касательную к окружности вылета ножа с таким расчетом, чтобы между нею и верхним обрезом горловины был образован угол, равный 2·φmin (точка A ). Через найденную точку A радиусом OA из центра O провести дугу A K до пересечения с вертикальной касательной и сделать засечку в точке K; от точки K под углом β к касательной провести прямую KK1 и использовать ее для построения корректированной части лезвия (длина прямой KK1 должна быть на 10…20 мм больше отрезка AA ). 2.8 Последовательным построением через интервалы угла Δψ поворотом диска находим соответствующие положения лезвия на контуре горловины до окончания процесса резания. Для каждого из этих положений графически определяем значения ΔS, τ, r, x, а затем находим значение q, строим диаграмму моментов резания, кривую изменения угловой скорости резания и мощность на привод режущего аппарата. 74 Рисунок 9.4 – Схема проектирования ножа с прямолинейным лезвием 3. Построение диаграммы моментов резания Mрез и изменения угловой скорости . Диаграмму моментов резания строим, пользуясь формулой Mрез = S·r·cos·q(1+f’tg )=S·r·cos·Aуд, (9.5) Входящие в формулу величины S, r, находим графически. Для такого графического определения строим последовательное положение ножа, начиная с момента начала резания и далее через =5 (рис.9.3). С этой целью проводим окружность из центра вращения радиусом, равным эксцентриситету е. По этой окружности перемещается центр кривизны ножа O1 в процессе резания. Находим на этой окружности положение центра 75 кривизны ножа в момент начала резания. Для этого засекаем на этой окружности точку радиусом кривизны ножа из точки 1 горловины. Отмечаем на окружности следующие точки вправо, соответствующие последовательному повороту ножа каждый раз на 5. Для этих точек вычерчиваем в пределах горловины загруженные участки лезвия ножа S. Эти загруженные участки замеряем на чертеже. Также графически определяем радиус-векторы r, измеряя их от центра вращения до середины соответствующей дуги, т.е. до средины загруженного участка. Для определения углов скольжения, соответствующих каждому построенному положению ножа, измеряем транспортиром углы, образованные радиус-векторами и радиусами кривизны ножа. Это углы 90-. Для получения значения углов скольжения нужно эти углы 90 - вычесть из 900. Для найденных таким путем углов скольжения определяем соответствующие значения величины Aуд=q(1 + f’tg). Все расчетные величины сводим в таблицу 9.3: S и r подставляем в см, а величину Aудb Н·см/см2. На основании данных таблицы 9.3 сроим диаграмму моментов резания рисунок 9.5. На оси абсцисс откладываем углы поворота в градусах от 0 до 360o, где Z - число ножей. Интервал берём в соответствии с таблицей 9.3 в 5o. Таблица 9.2 – Расчет моментов сопротивления резанию Показатели 5 10 15 20 Угол поворота, 25 30 35 40 45 50 ... S, см r, см , град q = q0 - tg f’ = k tg Mрез, Н.см cos На оси ординат наносим момент резания Mрез, Н см. Построение делаем для двух смежных ножей. На рисунке 9.5 дан пример такого построения. 76 Кривую изменения по углу поворота строим посредством вычисления из выражений: I Аизб , ср2 (9.6) где – коэффициент неравномерности вращения, = 0,04...0,07; k – коэффициент пропорциональности, k = 0,176...0,326; = 0,88...0,90 Н/см.град. Рисунок 9.5 – Пример построения диаграммы резания 1 2 max 2 A1 2A ;2 12 2 ;... I I ; (9.7) 2( A7 ) 2( A8 ) 7 62 ;8 72 I I max = ср (1+0,5); min = ср (1–0,5); ср max min . 2 По полученным значениям строим график. 4. Расчет потребной мощности двигателя. (9.8) (9.9) 77 Расчетным является средний момент резания. Средний Мрез.ср. определяем делением работы резания за один оборот режущего аппарата на 2. Работа резания одного ножа равна 2 2 Aр ез М рез.ср. d . (9.10) 0 Следовательно М рез.ср Aрез.Z 2 . (9.11) Aрез представляет собой графически в определенном масштабе площадь, очерченную диаграммой. Но можно работу одного ножа подсчитать по формуле: М рез.ср. Арез Арез МОМ Арез ( МОМ ) , b1 b1 (9.12) где Арез – площадь соответствующая работе одного ножа, см2; мом – масштаб моментов, Н.см/см; – масштаб угла поворота ножа, рад/см; – угол поворота ножа, рад; b1 – расстояние, соответствующее началу резания одного ножа до начала резания следующего ножа, см. Расчётный момент двигателя определить как сумму трёх моментов резания, холостого хода и подачи: М = Мрез.ср + Мхх + Мпод; Мрез.ср : Мхх : Мпод = 3:1:1; 5 М дв М рез.ср. . 3 Мощность двигателя определится по формуле N дв (9.13) (9.14) (9.15) М дв ср . (9.16) 1000 По результатам работы составляется отчет: название темы, исходные данные, результаты расчетов, необходимые графические материалы, схемы режущего аппарата. 78 Литература 1. Алёшкин, В.Р., Рощин, П.М. Механизация животноводства / Под ред. С.В. Мельникова. – М.: Агропромиздат, 1985. – 336 с.: ил. 2. Афанасьев, В.А. Теория и практика специальной обработки зерновых компонентов в технологии комбикормов / В.А. Афанасьев. – Воронеж: Воронежский государственный университет, 2002. – 296 с. 3. Корма: приготовление, хранение, использование: справочник / В.В. Щеглов, Л.Г. Боярский. – М.: Агропромиздат, 1990. – 255 с. 4. Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства / Под ред. Д.Н. Мурусидзе, В.В. Кирсанов, А.И. Чугунов и др. – М.: КолосС, 2006. – 296 с.: ил. 5. Мельников, С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм / С.В. Мельников. – Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1978. – 560 с.: ил. 6. Методические рекомендации по реконструкции и техническому перевооружению ферм. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2000. – 228 с. 7. Мохнаткин, В.Г., Солонщиков, П.Н., Одегов, В.А. Механизация, электрификация и автоматизация процессов в животноводстве – Киров: ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА, 2015. – 51 с. 79 Приложения 80 Приложение А Таблица А.1 – Степень измельчения и удельная поверхность частиц ячменной дерти Размол Крупность частиц, мм Очень мелкий Мелкий Средний Крупный До 0,2 0,2…1,0 1,0…1,8 1,8…2,6 Степень измельчения λ 21,0 4,2 2,3 1,6 Удельная поверхность частиц объемная массовая м2/кг м2/м3 23,0 30×104 4,6 6×104 2,5 3,3×104 1,8 2,3×104 На практике в качестве критерия крупности продукта используют модуль помола М – средневзвешенный диаметр частиц, установленный для каждого вида животных: - свиней – 0,2…1,0 мм (тонкий помол); - крупного рогатого скота – 1,0…1,8 мм (средний помол); - птиц – 1,8…2,6 мм (грубый помол). Таблица А.2 – Характеристика фуражного зерна Культура Ячмень Овес без пленок Рожь Пшеница Горох Плотность зерна, кг/м3 1,30×10 1,35×10 1,28×10 1,36×10 1,36×10 Эквивалентный диаметр зерна DЭ, мм 4,2 3,7 3,3 3,8 6,3 Рисунок А.1 – Двойная логарифмическая сетка 81 82 Приложение Б Зоотехнические требования к измельчению грубых кормов Грубые корма содержат не более 22% влаги и 0,65 к. ед. в 1 кг сухого вещества. К грубым кормам относят сено, солому, отходы переработки зерновых, масличных, лубяных и других технических культур. Значение грубых кормов в питании различных сельскохозяйственных животных неодинаково. Грубые жвачными животными. Это корма обусловлено наиболее полно особенностями используются строения их пищеварительных органов. В небольших дозах грубые корма дают также свиньям и птице. Они содержат большое количество труднопереваримой клетчатки (до 40%), вследствие чего без предварительной подготовки плохо поедаются животными. Для повышения поедаемости их подвергают механической и тепловой обработке. Сено хорошего качества коровам и овцам можно скармливать без подготовки, но механизация раздачи кормов требует его измельчения. Солома, сено низкого качества и другие грубые корма подвергают измельчению с целью повышения поедаемости и создания условий, необходимых для осуществления последующих технологических операций. Измельченные грубые корма имеют удовлетворительную сыпучесть, их удобно загружать и выгружать из запарников, вести дальнейшую обработку, смешивать с другими компонентами. При измельчении соломы и сена размер резки должен быть для крупного рогатого скота 40...50 мм, лошадей – 30...40 мм, овец – 20...30 мм. Более мелкую резку (6...10 мм) готовят, если в дальнейшем ее смешивают с сочными кормами. При измельчении грубостебельных кормов (полынь и др.) для каракульских овец длина частиц должна быть 3…9 мм. При производстве травяной муки для свиней и птицы высушенную траву подвергают измельчению до размеров частиц около 1 мм. 83 Приложение В Таблица В.1 – q %-ные пределы для величины tq (f) в зависимости от f степеней свободы и от f f q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 500 q вероятности для распределения Стьюдента 100 20% 10% 5% 2% 3,0770 1,8850 1,6377 1,5332 1,4759 1,4390 1,4149 1,3968 1,3830 1,3720 1,3630 1,3562 1,3502 1,3450 1,3406 1,3360 1,3334 1,3304 1,3277 1,3253 1,3230 1,3212 1,3195 1,3188 1,3163 1,3150 1,3137 1,3125 1,3114 1,3104 1,3031 1,2958 1,2830 6,3130 2,9200 2,3534 2,1318 2,0150 1,9430 1,8946 1,8595 1,8331 1,8125 1,7950 1,7823 1,7709 1,7613 1,7530 1,7450 1,7396 1,7341 1,7291 1,7247 1,7200 1,7117 1,7139 1,7109 1,7081 1,7050 1,7033 1,7011 1,6991 1,6973 1,6839 1,6706 1,6470 12,706 4,3020 3,1820 2,7760 2,5706 2,4460 2,3646 2,3060 2,2622 2,2281 2,2010 2,1788 2,1604 2,1448 2,1314 2,1190 2,1098 2,1009 2,0930 2,0860 2,0790 2,0739 2,0687 2,0639 2,0595 2,055 2,0518 2,0484 2,0452 2,0423 2,0211 2,0003 1,9640 31,820 6,9640 4,5400 3,7460 3,3649 3,1420 2,9980 2,8965 2,8214 2,7638 2,7180 2,6810 2,6503 2,6245 2,6025 2,5830 2,5668 2,5514 2,5395 2,5280 2,5170 2,5083 2,4999 2,4922 2,4851 2,4780 2,4727 2,4671 2,4620 2,4573 2,4233 2,3901 2,3330 1% 0,5% 0,2% 0,1% 63,656 127,356 318,308 636,619 9,9240 14,0890 22,3270 31,5990 5,8400 7,4530 10,2140 12,9410 4,6040 5,5970 7,1730 8,6100 4,0321 4,7730 5,8930 6,8590 3,7070 4,3160 5,2070 5,9580 3,4995 4,0293 4,7850 5,4049 3,3554 3,8320 4,5008 5,0413 3,2498 3,6897 4,2968 4,7800 3,1693 3,5814 4,1437 4,5779 3,1050 3,4960 4,0240 4,4370 3,0545 3,4284 3,9290 4,3178 3,0123 3,3725 3,8520 4,2208 2,9760 3,3257 3,7874 4,1405 2,9467 3,2860 3,7328 4,0723 2,9200 3,2520 3,6860 4,0150 2,8982 3,2224 3,6458 3,9650 2,8784 3,1936 3,6105 3,9216 2,8609 3,1737 3,5794 3,8834 2,8453 3,1534 3,5518 3,8495 2,8310 3,1350 3,5270 3,8190 2,8188 3,1188 3,5050 3,7921 2,8073 3,1040 3,4850 3,7676 2,7969 3,0915 3,4668 3,7454 2,7874 3,0782 3,4502 3,7251 2,7780 3,0660 3,4350 3,7060 2,7707 3,0565 3,4210 3,6896 2,7633 3,0469 3,4082 3,6739 2,7564 3,0380 3,3962 3,6594 2,7500 3,0298 3,3852 3,6460 2,7045 3,9712 3,3069 3,5510 2,6603 3,9146 3,2317 3,4602 2,7850 2,8190 3,1060 3,3100 84 Таблица В.2 – 5 %-ные верхние пределы для величины F в зависимости от чисел степеней свободы f1 и f2 f1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4 216,0 19,16 9,28 6,59 5,41 4,76 4,35 4,07 3,86 3,71 3,59 3,49 3,41 3,34 3,29 3,24 3,20 3,16 3,13 3,10 3,07 3,05 3,03 3,01 2,99 2,98 2,96 2,95 2,93 2,92 2,84 2,76 2,68 2,60 5 225,0 19,25 9,12 6,39 5,19 4,53 4,12 3,84 3,63 3,48 3,36 3,26 3,18 3,11 3,06 3,01 2,96 2,93 2,90 2,87 2,84 2,82 2,80 2,78 2,76 2,74 2,73 2,71 2,70 2,69 2,61 2,52 2,44 2,37 6 230,0 19,30 9,01 6,26 5,05 4,39 3,97 3,69 3,48 3,33 3,20 3,11 3,02 2,96 2,90 2,85 2,81 2,77 2,74 2,71 2,68 2,66 2,64 2,62 2,60 2,59 2,57 2,56 2,54 2,53 2,45 2,37 2,29 2,21 7 234,0 19,33 8,94 6,16 4,95 4,28 3,87 3,58 3,37 3,22 3,09 3,00 2,92 2,85 2,79 2,74 2,70 2,66 2,63 2,60 2,57 2,55 2,53 2,51 2,49 2,47 2,46 2,44 2,43 2,42 2,34 2,25 2,17 2,09 8 237,0 19,36 8,88 6,09 4,88 4,21 3,79 3,50 3,29 3,14 3,01 2,92 2,84 2,77 2,70 2,66 2,62 2,58 2,55 2,52 2,49 2,47 2,45 2,43 2,41 2,39 2,37 2,36 2,35 2,34 2,25 2,17 2,08 2,01 9 239,0 19,37 8,84 6,04 4,82 4,15 3,73 3,44 3,23 3,07 2,95 2,85 2,77 2,70 2,64 2,59 2,55 2,51 2,48 2,45 2,42 2,40 2,38 2,36 2,34 2,32 2,30 2,29 2,28 2,27 2,18 2,10 2,01 1,94 10 241,0 19,38 8,81 6,00 4,78 4,10 6,68 3,39 3,18 3,02 2,90 2,80 2,72 2,65 2,59 2,54 2,50 2,46 2,43 2,40 2,37 2,35 2,32 2,30 2,28 2,27 2,25 2,24 2,22 2,21 2,12 2,04 1,95 1,88 f2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 125 2 3 161,0 200,0 18,51 19,00 10,13 9,55 7,71 6,94 6,61 5,79 5,99 5,14 5,59 4,74 5,32 4,46 5,12 4,26 4,96 4,10 4,84 3,98 4,75 3,88 4,67 3,80 4,60 3,74 4,54 3,68 4,49 3,63 4,45 3,59 4,41 3,55 4,38 3,52 4,35 3,49 4,32 3,47 4,30 3,44 4,28 3,42 4,26 3,40 4,24 3,38 4,22 3,37 4,21 3,35 4,20 3,34 4,18 3,33 4,17 3,32 4,08 3,23 4,00 3,15 3,92 3,07 3,84 2,99 85 Продолжение таблицы В.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10 12 16 20 24 30 40 75 100 f1 f2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 125 242,0 244,0 246,0 248,0 249,0 250,0 251,0 253,0 253,0 254,0 19,39 19,41 19,43 19,44 19,45 19,46 19,47 19,48 19,49 19,50 8,78 8,74 8,69 8,66 8,64 8,62 8,60 8,57 8,56 8,53 5,96 5,91 5,84 5,80 5,77 5,74 5,71 5,68 5,66 5,63 4,74 4,68 4,60 4,56 4,53 4,50 4,46 4,42 4,40 4,36 4,06 4,00 3,92 3,87 3,84 3,81 3,77 3,72 3,71 3,67 3,63 3,57 3,49 3,44 3,41 3,38 3,34 3,29 3,28 3,23 3,34 3,28 3,20 3,15 3,12 3,08 3,05 3,00 2,98 2,93 3,13 3,07 2,98 2,93 2,90 2,86 2,82 2,77 2,76 2,71 2,97 2,91 2,82 2,77 2,74 2,70 2,67 2,61 2,59 2,54 2,86 2,79 2,70 2,65 2,61 2,57 2,53 2,47 2,45 2,40 2,76 2,69 2,60 2,54 2,50 2,46 2,42 2,36 2,35 2,30 2,67 2,60 2,51 2,46 2,42 2,38 2,34 2,28 2,26 2,21 2,60 2,53 2,44 2,39 2,35 2,31 2,27 2,21 2,19 2,13 2,55 2,48 2,39 2,33 2,29 2,25 2,21 2,15 2,12 2,07 2,49 2,42 2,33 2,28 2,24 2,20 2,16 2,09 2,07 2,01 2,45 2,38 2,29 2,23 2,19 2,15 2,11 2,04 2,02 1,96 2,41 2,34 2,25 2,19 2,15 2,11 2,07 2,00 1,98 1,92 2,38 2,31 2,21 2,15 2,11 2,07 2,02 1,96 1,94 1,88 2,35 2,28 2,18 2,12 2,08 2,04 1,99 1,92 1,90 1,84 2,32 2,25 2,15 2,09 2,05 2,00 1,96 1,89 1,87 1,81 2,30 2,23 2,13 2,07 2,03 1,98 1,93 1,87 1,84 1,78 2,28 2,20 2,10 2,04 2,00 1,96 1,91 1,84 1,82 1,76 2,26 2,18 2,09 2,02 1,98 1,94 1,89 1,82 1,80 1,73 2,24 2,16 2,06 2,00 1,96 1,92 1,87 1,80 1,77 1,71 2,22 2,15 2,05 1,99 1,95 1,90 1,85 1,78 1,76 1,69 2,20 2,13 2,03 1,97 1,93 1,88 1,84 1,76 1,74 1,67 2,19 2,12 2,02 1,96 1,91 1,87 1,81 1,75 1,72 1,65 2,18 2,10 2,00 1,94 1,90 1,85 1,80 1,73 1,71 1,64 2,16 2,09 1,99 1,93 1,89 1,84 1,79 1,72 1,69 1,62 2,07 2,04 1,90 1,84 1,79 1,74 1,69 1,61 1,59 1,51 1,99 1,92 1,81 1,75 1,70 1,65 1,59 1,50 1,48 1,39 1,90 1,83 1,72 1,65 1,60 1,55 1,49 1,39 1,36 1,25 1,83 1,75 1,64 1,57 1,52 1,46 1,40 1,28 1,24 1,00 86 Таблица В.3 – 5 %-ные пределы для отношения Gmax наибольшей эмпирической дисперсии к сумме N эмпирических дисперсий, полученных из независимых выборок f1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,9985 0,9669 0,9065 0,8412 0,7808 0,7271 0,6798 0,6385 0,6020 0,5410 0,4709 0,3894 0,3434 0,2929 0,2370 0,1737 0,0998 0,9750 0,8709 0,7679 0,6838 0,6161 0,5612 0,5157 0,4775 0,4450 0,3924 0,3346 0,2705 0,2354 0,1980 0,1576 0,1131 0,0632 0,9392 0,7977 0,6841 0,5981 0,5321 0,4800 0,4377 0,4027 0,3733 0,3264 0,2758 0,2205 0,1907 0,1593 0,1259 0,0895 0,0495 0,9057 0,7457 0,6287 0,5441 0,4803 0,4307 0,3910 0,3584 0,3311 0,2880 0,2419 0,1921 0,1656 0,1377 0,1082 0,0765 0,0419 0,8772 0,7071 0,5895 0,5065 0,4447 0,3974 0,3595 0,3286 0,3029 0,2624 0,2195 0,1735 0,1493 0,1237 0,0968 0,0682 0,0371 0,8534 0,6771 0,5598 0,4783 0,4148 0,3726 0,3362 0,3067 0,2823 0,2439 0,2034 0,1602 0,1374 0,1137 0,0887 0,0623 0,0337 0,8332 0,6530 0,5365 0,4564 0,3980 0,3535 0,3185 0,2901 0,2666 0,2299 0,1911 0,1501 0,1286 0,1061 0,0827 0,0583 0,0312 0,8159 0,6333 0,5175 0,4387 0,3817 0,3384 0,3043 0,2768 0,2541 0,2187 0,1915 0,1422 0,1216 0,1002 0,0780 0,0552 0,0292 0,8010 0,6167 0,5017 0,4241 0,3682 0,3259 0,2926 0,2659 0,2439 0,2098 0,1736 0,1357 0,1160 0,0958 0,0745 0,0520 0,0279 0,7880 0,6025 0,4884 0,4118 0,3568 0,3154 0,2829 0,2568 0,2353 0,2020 0,1671 0,1303 0,1113 0,0921 0,0713 0,0497 0,0266 f2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 15 20 24 30 40 60 120 z Таблица В.4 – Значения функции Лапласа Ф z z 1 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 Ф(z) 2 0,0000 0,0040 0,0080 0,0120 0,0160 0,0199 0,0239 0,0279 0,0319 0,0359 0,0398 0,0438 0,0478 0,0517 z 3 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 0,41 0,42 Ф(z) 4 0,1141 0,1179 0,1217 0,1255 0,1293 0,1331 0,1368 0,1406 0,1443 0,1480 0,1517 0,1554 0,1591 0,1628 z 5 0,58 0,59 0,60 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0,70 0,71 1 е 2 0 Ф(z) 6 0,2190 0,2224 0,2257 0,2291 0,2324 0,2357 0,2389 0,2422 0,2454 0,2486 0,2517 0,2549 0,2580 0,2611 z2 2 dz z 7 0,87 0,88 0,89 0,90 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,00 Ф(z) 8 0,3078 0,3106 0,3133 0,3159 0,3186 0,3212 0,3238 0,3264 0,3289 0,3315 0,3340 0,3365 0,3389 0,3413 87 Продолжение таблицы В.4 1 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,30 1,31 1,32 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37 1,38 1,39 1,40 1,41 2 0,0557 0,0596 0,0636 0,0675 0,0714 0,0753 0,0793 0,0832 0,0871 0,0910 0,0948 0,0987 0,1026 0,1064 0,1103 0,3770 0,3790 0,3810 0,3830 0,3849 0,3869 0,3883 0,3907 0,3925 0,3944 0,3962 0,3980 0,3997 0,4015 0,4032 0,4049 0,4066 0,4082 0,4099 0,4115 0,4131 0,4147 0,4162 0,4177 0,4192 0,4207 3 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59 1,60 1,61 1,62 1,63 1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,70 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 1,76 1,77 4 0,1664 0,1700 0,1736 0,1772 0,1808 0,1844 0,1879 0,1915 0,1950 0,1985 0,2019 0,2054 0,2088 0,2123 0,2157 0,4357 0,4370 0,4382 0,4394 0,4406 0,4418 0,4429 0,4441 0,4452 0,4463 0,4474 0,4484 0,4495 0,4505 0,4515 0,4525 0,4535 0,4545 0,4554 0,4564 0,4573 0,4582 0,4591 0,4599 0,4608 0,4616 5 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,80 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 1,88 1,89 1,90 1,91 1,92 1,93 1,94 1,95 1,96 1,97 1,98 1,99 2,00 2,02 2,04 2,06 2,08 2,10 2,12 2,14 2,16 2,18 2,20 2,22 2,24 2,26 6 0,2642 0,2673 0,2703 0,2734 0,2764 0,2794 0,2823 0,2852 0,2881 0,2910 0,2939 0,2967 0,2995 0,3023 0,3051 0,4699 0,4706 0,4713 0,4719 0,4726 0,4732 0,4738 0,4744 0,4750 0,4756 0,4761 0,4767 0,4772 0,4783 0,4793 0,4803 0,4812 0,4821 0,4830 0,4838 0,4846 0,4854 0,4861 0,4868 0,4875 0,4881 7 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 2,48 2,50 2,52 2,54 2,56 2,58 2,60 2,62 2,64 2,66 2,68 2,70 2,72 2,74 2,76 2,78 2,80 2,82 2,84 2,86 2,88 2,90 2,92 2,94 2,96 2,98 8 0,3438 0,3461 0,3485 0,3508 0,3531 0,3554 0,3577 0,3599 0,3621 0,3643 0,3665 0,3686 0,3708 0,3729 0,3749 0,4934 0,4938 0,4941 0,4945 0,4948 0,4951 0,4953 0,4956 0,4959 0,4961 0,4963 0,4965 0,4967 0,4969 0,4971 0,4973 0,4974 0,4976 0,4977 0,4979 0,4980 0,4981 0,4982 0,4984 0,49846 0,49856 88 Продолжение таблицы В.4 1 1,42 1,43 1,44 1,45 1,46 1,47 1,48 1,49 1,50 1,51 2 0,4222 0,4236 0,4251 0,4265 0,4279 0,4292 0,4306 0,4319 0,4332 0,4345 3 1,78 1,79 1,80 1,81 1,82 1,83 1,84 1,85 1,86 1,87 4 0,4625 0,4633 0,4641 0,4649 0,4656 0,4664 0,4671 0,4678 0,4686 0,4693 5 2,28 2,30 2,32 2,34 2,36 2,38 2,40 2,42 2,44 2,46 6 0,4887 0,4893 0,4898 0,4904 0,4909 0,4913 0,4918 0,4922 0,4927 0,4931 7 3,00 3,20 3,40 3,60 3,80 4,00 5,00 - 8 0,49865 0,49931 0,49966 0,49984 0,499928 0,499968 0,499997 - 89 Учебное издание Виктор Германович Мохнаткин Павел Николаевич Солонщиков Александр Аркадьевич Рылов Роман Михайлович Горбунов МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ Лабораторный практикум Редактор И.В. Окишева Заказ № ____ Подписано к печати ________ Тираж 80 экз. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Усл.п.л. 5,5. Цена договорная ____________________________________________________________________ ФГБОУ ВО Вятская ГСХА 610017, г. Киров, Октябрьский пр-т, 133 Отпечатано в типографии Вятской ГСХА
