Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Скотников Дмитрий Анатольевич. Совершенствование технологии и оптимизация параметров смесителя для приготовления субстрата при производстве биогумуса : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01, 05.20.03.- Саратов, 2003.- 173 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/3760-1

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 7

1. Состояние вопроса и задачи исследований 11

1.1. Значение вермикультивирования в народном хозяйстве 11

1.2. Требования, предъявляемые к приготовлению субстрата при вермикультивировании 13

1.3 .Обзор способов производства биогумуса 18

1.4. Классификация и анализ смесителей сыпучих компонентов 26

1.5. Обзор исследований по работе смесителей сыпучих компонентов 41

1.6. Цель и задачи работы 50

2. Теоретические исследования и совершенствование техно логическо го процесса смесителя сыпучих компонентов 52

2.1. Конструктивные особенности смесителя 52

2.2. Обоснование геометрических параметров лопасти 53

2.2.1. Обоснование ширины лопасти 55

2.2.2. Обоснование высоты лопасти 56

2.3. Обоснование угла наклона лопасти 57

2.4. Производительность лопастного смесителя 61

2.5. Мощность, расходуемая на процесс смешивания 64

2.5.1. Мощность, расходуемая на смешивание лопастью 64

2.52. Мощность, расходуемая на смешивание штангой 66

2.5.3. Мощность, расходуемая на преодоление сопротивления трения материала о кожух 69

2.6. Выводы по главе... 71

3. Экспериментальные исследования рабочего процесса и обоснование оптимальных параметров смесителя для приготовления субстрата 72

3.1. Физико-механические свойства компонентов субстрата 72

3.1.1. Характеристика субстратов 72

3.1.2. Программа проведения исследований физико-механических свойств компонентов субстрата 73

3.1.3. Методика исследований физико-механических свойств компонентов субстрата 73

3.1.4. Физико-механические свойства и размерные характеристики компонентов субстрата 78

3.2. Экспериментальные исследования рабочего процесса смесителя для приготовления субстрата 84

3.2.1. Описание экспериментальной установки 84

3.2.2. Программа исследований рабочего процесса смесителя 89

3.2.3. Методика исследований рабочего процесса смесителя 89

3.2.4. Обоснование оптимальных значений конструктивно-режимных и технологических параметров, обеспечивающих технологическую надежность смесителя 93

3.7. Выводы по главе 110

4. Сравнительные исследования смешивающих устройств для приготовления субстрата 111

4.1. Описание экспериментальных установок 111

4.2. Программа проведения сравнительных исследований 113

4.3. Анализ сравнительных исследований смешивающих устройств и определение надежности их работы 114

4.4. Конструктивные особенности исследуемых рабочих органов и характеристика отказов их работы 119

4.5. Методика прочностных расчетов рабочих органов смесителей 122

4.5.1. Расчет штанги на изгиб 122

4.5.2. Расчет вала на прочность 125

4.6. Прочностной расчет рабочих органов 128

4.6.1. Расчет штанги на изгиб смесителя периодического действия 128

4.6.2. Расчет на прочность вала смесителя периодического действия 130

4.6.3. Расчет штанги на изгиб смесителя непрерывного действия 132

4.6.4.Расчет на прочность вала смесителя непрерывного действия 134

4.7. Выводы по главе 137

5. Технико-экономические показатели исследуемого смесителя 139

5.1. Производственные испытания предложенного смесителя 139

5.2. Методика расчета предлагаемого смесителя 141

5.3. Экономическая эффективность предложенного смесителя 144

6. Общие выводы 149

Список литературы 151

Приложения 161 

Введение к работе:

Начиная с 60-х годов прошлого столетия, земледелие в нашей стране развивалось за счет непрерывного наращивания средств химизации. Такая концепция интенсификации сельскохозяйственного производства практически привела к росту антропогенных негативных нагрузок на окружающую среду, деградации почвенного покрова. Сформированный природой гумус в процессе внесения минеральных удобрений подвергся ускоренной минерализации на зольные элементы и углекислый газ. Потери гумуса в почве сопровождались снижением урожайности сельскохозяйственных культур. Уменьшение содержания гумуса в почве на 1 % ниже оптимального, как правило приводит к снижению урожайности зерновых культур в среднем на 5-6 ц/га, а в ряде случаев и 10 ц/га [1].

В результате многолетнего применения химических удобрений и химических средств защиты растений значительно снизилось количество почвенных микроорганизмов, в том числе и дождевых червей - создателей гумуса и плодородия почв. Растениеводческая продукция, выращенная на таких почвах, представляет угрозу для всех ее потребителей, особенно людей и животных. Негативные процессы будут возрастать, если не изменить технологию повышения плодородия земли, перейти от химизации почв к их биологическому возрождению. В связи с этим поиск резервов для восполнения дефицита органического вещества в почве имеет большое значение.

Навоз, птичий помет и другие органические соединения издавна считались лучшим средством для удобрения полей и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Навоз - ценное органическое удобрение и главный поставщик минеральных элементов, макроэлементов, серы и магния, необходимых для роста и развития растений. Однако сегодня в нашей стране сложилась сложная ситуация с обеспечением сельхозугодий органическими удобрениями. За последние десять лет их внесение сократилось в четыре раза и не превышает 0,6 т/га пахотных земель [2].

Для поддержания бездефицитного баланса в почве требуется вносить ежегодно более 15 т/га органических удобрений. Использование навоза в качестве органических удобрений идея не новая, но эта технология становится малоэффективной, низкорентабельной и энергоемкой, особенно если ее применять на почвах, подвергнутых длительной и интенсивной обработке химическими удобрениями, так как в них полностью уничтожены микроорганизмы и дождевые черви, обеспечивающие процессы его разложения.

В частности свиной навоз не находит широкого применения в качестве удобрения, из-за его высокой влажности и медленного разложения в почве. В больших буртах он плохо компостируется, так как процесс его разложения длится до трех лет. При длительном хранении бесподстилочного навоза патогенная флора в нем выживает продолжительное время, за счет высокой влажности и большого содержания аммиака и хлоридов, препятствующих размножению термофильных организмов.

Аналогичные проблемы возникают с использованием птичьего помета. В птичьем помете содержится большое количество разнообразной патогенной микрофлоры, опасной для людей и животных, кроме того, при внесении его в почву, в ней накапливаются соли углекислого аммония в нитратной форме. Вследствие хорошей минерализации помет по своим свойствам аналогичен химическим удобрениям и мало влияет на накопление гумуса в почве. Перевозка пометных удобрений на поля под сельскохозяйственные культуры на расстояние более 10-15 км от птицефабрики не окупается урожаем. Из-за этого помет годами накапливается вокруг птицефабрик, что представляет большую экологическую опасность. Целесообразно навоз и птичий помет компостировать, предварительно перемешивая с соломой, опилками, листовым опадом или другими наполнителями в соотношении 1:1 (1 часть бесподстилочного навоза или птичьего помета и 1 часть наполнителя в пересчете на сухой вес). Во время компостирования, в буртах при анаэробных условиях температура поднимается до 60 °С, при этом погибают семена сорных растений, патогенные бактерии, яйца гельминтов, нематод, почвенных грибов и т.д. Одновременно создаются благоприятные условия для развития почвенной термофильной азотфиксирующей микрофлоры. Компостируемый материал превращается в доступный, легкоусвояемый корм для сообщества почвенных организмов, среди которых главными и наиболее многочисленными являются дождевые черви. Для их кормления и предназначается компост, но при отсутствии червей в пахотном слое этот процесс на практике становится не выполнимым. Другой путь - это внесение в почву биогумуса (вермикомпоста). В течении последних десяти лет на территории России интенсивно внедряются технологии повышения почвенного плодородия путем вермикультивирования.

Подобная технология вермикультивирования названа академиком М. С. Гиляровым "методом зоологического компостирования", или вермиком-постирование [3]. Долгое время земледельцы считали дождевых червей вредителями и подвергали их уничтожению. Первым полезность дождевых червей, еще в 1881 году отметил Ч. Дарвин в своей книге "Разложение плесени овощей под действием земляных червей". Об их роли автор писал: "Плуг принадлежит к числу древнейших и имеющих наибольшее значение изобретений человека, но еще задолго до его изобретения почва правильно обрабатывалась червями и всегда будет обрабатываться ими. Весьма сомнительно, чтобы нашлись еще другие животные, которые в истории земной коры заняли бы столь видимое место".

Технология вермикомпостирования основана на способности дождевых червей, поглощать в процессе своей жизнедеятельности практически любые органические остатки и почву. Заглатывая в процессе питания органические остатки с минеральными частицами почвы, они переваривают их и обогащают собственной микрофлорой, ферментами, биологически активными веществами. Беспозвоночные выделяют в почву активные биохимические вещества, которые разрушают кристаллическую решетку первичных минералов, извлекают из них минеральные вещества для своих жизненных потребностей и выделяют в виде биогенных элементов - капролитов. Выделяемые червями капролиты отличаются высоким содержанием гумуса, макро и микроэлементов [4]. Ценность биогумуса - в большом количестве микроорга низмов. Высокое содержание ферментов способствует процессам регенерации природно-бедных почв или почв, загрязненных химическими веществами [5, 6].

Богатая микрофлора образует насыщенную среду метаболитов, многие из, которых, такие как ауксин, гибериммен, цитокинин являются регуляторами роста растений. Биогумус содержит из углерод, азот, фосфор, калий в пропорциях благоприятных для питания растений, высокий эффект при выращивании всех видов сельскохозяйственных культур. Использование биогумуса ускоряет прорастание семян, снижает стресс от пересадки растений, облегчает получение ранней продукции, повышает устойчивость растений к болезням [7, 8, 9, 10, 11].

Однако технологический процесс производства биогумуса отличается низким уровнем механизации и автоматизации, что, с одной стороны, приводит к большим затратам ручного труда, а, с другой - ставит в зависимость от умений и опыта обслуживающего персонала точность ведения процесса и, как следствие, качество продукции.

Приготовление субстрата для кормления вермикультуры - одна из самых трудоемких операций в технологическом процессе производства биогумуса. Субстратом является смесь, включающая все необходимые измельченные органические компоненты, такие, как навоз или помет животных и птицы, солому, древесные опилки нехвойных пород или другие отходы сельскохозяйственных культур. Промышленность в данное время не выпускает смесителей для приготовления субстрата. Эта операция, как правило, выполняется вручную или с использованием устройств, не отвечающих технологическим требованиям, предъявляемым к приготовлению субстрата при производстве биогумуса.

В связи с вышеизложенным настоящая работа посвящена изысканию и исследованию работы смешивающих устройств применяемых для приготовления субстрата при производстве биогумуса, а целью является исследование и совершенствование технологии производства биогумуса и процесса приготовления субстрата, за счет обоснования оптимальных параметров смесителя.

Подобные работы
Учуватов Михаил Юрьевич
Совершенствование технологии производства творога путем оптимизации конструктивно-режимных параметров ванны-смесителя
Катченков Сергей Александрович
Совершенствование технологии и комплекса машин для производства семян и волокна льна путем оптимизации технологических и конструктивных параметров рабочих органов
Ростовцев Роман Анатольевич
Повышение качества очеса стеблей льна путем совершенствования технологии и оптимизации параметров и режимов работы очесывающего аппарата
Бирюкова Евгения Владимировна
Совершенствование технологии внесения пестицидов и оптимизация параметров распыливающего устройства с дроссельной шайбой-вставкой
Сохроков Артур Мухамедович
Совершенствование технологии предпосевной подготовки и оптимизация параметров установки для дражирования семян овощных культур
Спевак Николай Владимирович
Совершенствование технологии производства компостов с разработкой и обоснованием параметров устройства для измельчения твердых органических удобрений
Денисов Роман Анатольевич
Совершенствование технологии производства вермикомпоста с разработкой и обоснованием оптимальных параметров устройства для формования гряд и распределения подкормки
Данилин Андрей Владимирович
Совершенствование технологии производства вермикомпоста с разработкой и обоснованием параметров измельчающего устройства
Вторый Валерий Федорович
Интенсификация производства говядины путем совершенствования технологий и технических средств
Баранов Леонид Николаевич
Повышение эффективности производства плющеного зерна путем совершенствования технологий и комплекса технических средств

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net