Научный архив: статьи

Деталями, лимитирующими долговечность зубчатых передач, трансмиссий сельскохозяйственной техники являются шестерни, подверженные интенсивному абразивному изнашиванию так как их эксплуатация происходит в условиях высокой запылённости воздуха из-за недостаточной герметичности внутренних полостей. Цель исследований – изучение и анализ изменений характеристик зацеплений и их влияние на кинематику высоконагруженных зубчатых передач в условиях абразивного изнашивания. Исследования проводились с помощью метода слепков для фиксирования относительного положения профилей. Одновременно проводилось тензометрирование для установления начала и конца зацепления пары зубьев и установления коэффициента перекрытия. Углы поворота фиксировались оптическими делительными головками. Испытывались прямозубые передачи с модулями m=2-5 мм без смещения исходного контура (термообработка - нормализация и объёмная закалка HRC38-400; числа зубьев шестерни z1=12-30, z2=22-90. Материал шестерни - сталь 40Х, колеса – сталь 45. Установлено, что при абразивном изнашивании высоконагруженных передач форма профиля зубьев изменяется, главным образом, в начальный период износа при его величине 5-8%. Размах колебаний при изнашивании возрастает, особенно в начальный период. По мере увеличения износа рост размаха колебаний замедляется и при износе зубьев шестерни свыше 12-16% размах стабилизируется. Рост размаха колебаний с увеличением модуля е возрастает. Колебания при изнашивании могут достигать значительной величины: при износе 16% и более при малом числе зубьев шестерни увеличение размаха достигало 130%. Установлено, что линия зацепления при изнашивании искривляется. Начало и конец зацепления сдвигаются по ходу вращения зубчатых колес. Коэффициент перекрытия по мере износа уменьшается и при износе свыше 10-14% стабилизируется в пределах 1,03-1,1. Создана математическая модель функции передаточного отношения в зависимости от величины износа.

Проблема и цель. Значительным потенциалом повышения конкурентоспособности при производстве высокобелковых молочных продуктов (творог, сыр) на малых предприятиях агропромышленного комплекса обладают технологии глубокой переработки сырьевых ресурсов и снижения удельных энергозатрат на выпуск готовой продукции. В последние годы наблюдается рост использования процессов криоконцентрирования в технологиях переработки пищевой продукции. Это связано с преимуществами данного процесса по сравнению с выпариванием под вакуумом. Однако процессы криоконцентрирования требуют другого аппаратурного наполнения и в настоящее время недостаточно изучены. В частности, с точки зрения оценки удельных энергозатрат на проведение процесса кристаллизации при разделительном вымораживании интерес представляет сравнение способов механического воздействия активаторов различного типа на вымораживаемый раствор.

Методология. В качестве объекта исследований выступала экспериментальная установка для двойного криоконцентрирования. В данной установке происходит процесс концентрирования сыворотки, состоящий из двух последовательных этапов. Сырьем являлась сыворотка, которая была получена при производстве творога с различных предприятий Кемеровской области Кузбасса. При производстве творога на всех трех предприятиях использовался кислотный способ. Пробы были отобраны в июне 2023 года. Определение физико-химических показателей образцов сыворотки проводилось в лаборатории реологии КемГУ, г. Кемерово, РФ.

Результаты. Применение мешалки в криоконцентраторе позволило существенно интенсифицировать процесс за счет повышения движущей силы процесса, а именно, разности концентраций в приграничной зоне. Анализ экспериментальных исследований показал, что наряду с увеличением скорости протекания процесса криоконцентрирования наблюдается и повышение эффективности процесса ввиду увеличения выхода целевых компонентов по сравнению с криоконцентраторами без перемешивающих устройств. Еще одним преимуществом данной исследуемой конструкции является повышение качества готовой продукции, а именно увеличение концентрации сухих веществ в концентрате, что может снизить энергозатраты на дальнейших стадиях производства. Это стало возможным за счет обновления продукта в пограничной зоне, следовательно, не наблюдался унос целевых компонентов вместе со льдом.

Заключение Результаты исследования позволили установить удельные энергозатраты на проведение процесса криоконцентрирования, а также была доказана целесообразность применения перемешивающих устройств в емкостных аппаратах данного типа.

Проблема и цель. Разработка доступных энергоэффективных систем, обеспечивающих качественную контролируемую сушку сельскохозяйственной продукции для улучшения качества ее послеуборочной обработки, является актуальной задачей. Целью данного исследования выбран анализ возможности определения оптимальной конструкции индукционного нагревателя для воздуха на основе его виртуального моделирования.

Методология. Для моделирования тепломассопереноса в потоке воздуха, обтекающего индукционно нагреваемые электропроводящие ферромагнитные детали конструкции, применялся программный комплекс COMSOL Multiphysics, позволяющий решать системы дифференциальных уравнений в частных производных методом конечных элементов. Для анализа использовалась цилиндрически симметричная модель в виде проточной трубы, внутри которой размещены две синфазно включенные плоские индукционные катушки и дополнительные ферромагнитные нагреватели.

Результаты. Проведен анализ влияния ферромагнитных элементов конструкции на распределение магнитного поля в рабочей области устройства. Исследовано распределение температуры в рабочей области индукционного нагревателя для объемных расходов воздуха от 75 л/мин до 1200 л/мин и подводимой к индуктору мощности от 0,5 кВт до 2 кВт. Показано, что оптимальный режим тепломассопереноса с максимальной эффективностью нагрева воздуха для данной модели соответствует диапазону расхода воздуха от 300 л/мин до 400 л/мин.

Заключение. Результаты исследования позволили сделать вывод о целесообразности использования численного моделирования виртуальных установок для индукционного нагрева воздуха при поиске оптимальных конструкций и режимов разрабатываемых устройств.