Обоснование конструкции транспортно-технологической машины и параметров её рабочих органов для приготовления соломонавозного компоста тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Мохов Александр Алексеевич

• Мохов Александр Алексеевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Мохов Александр Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА УТИЛИЗАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА

1.1 Современные проблемы утилизации животноводческих отходов

1.2 Основные технологии компостирования животноводческих отходов

1.3 Анализ машин для приготовления компоста активного буртового компостирования

1.4 Выводы по главе 1, цель и задачи исследований

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ТРАСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНЫ И ЕЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ДЛЯ

ПРИГОТВЛЕНИЯ СОЛОМОНАВОЗНОГО КОМПОСТА

2.1 Разработка конструкции транспортно-технологической машины

2.2 Габаритные размеры транспортно-технологической машины

2.3 Обоснование параметров управления

2.4 Расчет параметров и режимов работы барабана

2.5 Определение мощности на привод барабана дозирующе-перемешивающего устройства

2.6 Обоснование параметров быстроходного конвейера

2.7 Выводы по главе

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СОЛОМОНАВОЗНОГО КОМПОСТА

3.1 Методика экспериментальных данных

3.2 Методика математической обработки результатов полнофакторного эксперимента

3.3 Методика исследования затрат мощности на привод барабана дозирующе-перемешивающего устройства

3.4 Методика определения производительности транспортно-технологической машины для приготовления соломонавозного компоста

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Обработка результатов однофакторных экспериментов

4.2 Обработка результатов полнофакторных экспериментальных исследований

4.3 Обработка результатов экспериментальных исследований мощности привода барабана дозирующе-перемешивающего устройства

4.4 Определение производительности транспортно-технологической машины для приготовления соломонавозного компоста

4.5 Результаты производственных испытаний транспортно-технологической машины для приготовления компоста

4.6 Выводы по главе

5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОСТА

5.1 Технико-экономические показатели эффективности использования транспортно-технологической машины для приготовления соломонавозного компоста

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

На состояние экологических систем в России большое влияние оказывает сельскохозяйственное производство, особенно животноводство. По данным Северо-Западного научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии в Российской Федерации во всех категориях хозяйств насчитывается около 20 млн. голов крупного рогатого скота, свиней - более 17 млн., овец - 21 млн, птицы - около 450 млн. Объем отходов животноводческих предприятий и птицефабрик в виде жидкого навоза, помета и сточных вод составляет около 700 млн. куб. м в год [15], при этом 2/3 от общей массы отходов является навоз крупного рогатого скота (далее КРС). Только 30% используется на удобрение, остальная часть является источником загрязнения окружающей среды. В настоящее время более 2 млн. га земли занято под хранение навоза. Отходами животноводства покрыта площадь, равная почти половине территории Московской области. Этот ресурс представляет реальную экологическую угрозу, вместо того чтобы работать на плодородие почв и высокие урожаи [7, 114].

Одним из направлений получения вторичных продуктов из отходов животноводства, а именно твердой фракции навоза КРС, является получение компоста по технологии активного буртового компостирования. Несмотря на острую проблему, количество машин предназначенных для приготовления компоста очень невелико. Таким образом, очевидно, что разработка и внедрение машин для переработки навоза КРС в компост является важнейшей народнохозяйственной задачей, решение которой вносит значительный вклад в развитие экологической системы животноводства [101, 116].

Степень разработанности темы

Исследованиями по технологиям и машинам для переработки навоза занимались: Шигапов И.И., Павлов П.И., Брюханов А.Ю., Ермолаев А.Е., Варламова Л.Д., Завражнов А.И., Леонов М.В., Мельников С.В., Мирошникова М.А. и другие. Исходя из анализа литературных источников и доступных патентных сведений следует, что исследования в области технологии переработки отходов животноводства методом компостирования недостаточны, в частности, малоизучены процессы взаимодействия рабочих органов машины с компонентами соломонавозных смесей. В настоящее время в России, кроме широко распространенных установок ТЗК-30 (по своему конструктивному решению совсем непредназначенных для приготовления компоста), не существует конструкций конвейерного типа машин для компостирования. За рубежом существуют машины данного назначения: МоЫЬ Conveyor Hopper, Mush Comb, Abono 11.30 и другие. Основная проблема зарубежных аналогов в том, что малые предприятия не могу позволить себе приобрести такие машины в связи с их высокой стоимостью и недостатком знаний и понимания принципов работы подобных машин.

Цель исследования

Повышение эффективности процесса приготовления соломонавозного компоста путем совершенствования конструкции транспортно-технологической машины с обоснованием параметров и режимов функционирования ее рабочих органов.

Объект исследований

Конструкция транспортно-технологической машины для приготовления соломонавозного компоста.

Предмет исследований

Параметры и режимы функционирования рабочих органов транспортно-технологической машины для приготовления соломонавозного компоста.

Научная новизна исследований

1. Конструкция транспортно-технологической машины для приготовления со-ломонавозного компоста (патент № 172063);

2. Математические зависимости работы тихоходного, быстроходного конвейеров и привода барабана, обеспечивающие требуемую производительность, скорость движения компонентов;

3. Результаты экспериментальных исследований по определению рациональных параметров и режимов функционирования рабочих органов транспортно -технологической машины для приготовления соломонавозного компоста.

Практическая ценность

Конструкция транспортно-технологической машины для приготовления соломонавозного компоста (патент №2016147615). Параметры и режимы функционирования её рабочих органов, обеспечивающие высокое качество готового продукта. Результаты её производственных испытаний.

Методы исследования

Теоретические исследования базировались на методах механико-математического моделирования взаимодействия соломонавозной смеси с рабочими органами машины. Экспериментальные исследования выполнены методом планирования однофакторных и многофакторных экспериментов по общим и частным методикам.

Положения, выносимые на защиту:

1. Конструкция транспортно-технологической машины для приготовления со-ломонавозного компоста;

2. Математические зависимости функционирования рабочих органов транс-портно-технологической машины для приготовления соломонавозного компоста;

3. Регрессионная модель работы опытного образца машины и рациональные значения управляемых факторов, оказывающие наибольшее влияние на качество работы машины;

4. Экономическая эффективность и эксплуатационные показатели разработанной машины.

Степень достоверности и апробация результатов исследований

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов подтверждаются корректным использованием математических методов, проверкой сходимости теоретических выводов математического моделирования с экспериментами, оценкой погрешностей исследований. Результаты исследований прошли широкую апробацию в печати и на научно-практических конференциях.

Реализация результатов исследования

Машина внедрена в технологический процесс компостирования навоза в фермерском хозяйстве молочного направления ИП «Портнов». Результаты исследований использованы для формирования технического задания на изготовление транспортно-технологической машины для приготовления соломонавозного компоста в производственной компании ООО «Росинтелхим» с последующей реализацией машины в одном экземпляре.

Личный вклад

Личный вклад соискателя состоит в непосредственном участии во всех этапах исследования: разработке и реализации плана теоретических и экспериментальных исследований; разработке, проектировании и изготовлении опытного образца машины; обработке и интерпретации полученных результатов; подготовке и написании научных статей; оформлении заявки на патент и внедрении результатов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование конструкции транспортно-технологической машины и параметров её рабочих органов для приготовления соломонавозного компоста»

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА в 20152018 г., во П-ом туре Всероссийского конкурса на лучшую научную работу в номинации «Технические науки» 26 апреля 2017 г. (г. Уфа, ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ, диплом 5 степени), на Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу в номинации «Технические науки» 2017 г. (г. Москва, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, диплом III степени). Получен грант в Фонде

Содействия Развития малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «УМНИК».

Публикации

Основные положения работы и результаты исследований опубликованы в 8 печатных изданиях, 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, получен патент на полезную модель № 172063 «Машина для перемешивания и подачи компоста с дистанционным управлением».

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 146 страниц машинописного текста, включая 62 рисунка, 22 таблицы и 8 приложений. Список литературы включает 132 источника, в том числе 10 на иностранных языках.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА УТИЛИЗАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ

ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА

1.1 Современные проблемы утилизации животноводческих отходов

До недавнего времени сельскохозяйственные организации не испытывали проблем с утилизацией навоза (помета). Он традиционно хранился в специально оборудованных навозохранилищах и (или) на специально подготовленных полевых площадках в течение 6-9 месяцев, где в результате естественных процессов ферментации происходило его обеззараживание, уничтожение семян сорных растений, после чего его вносили на поля под различные культуры. Ситуация резко изменилась с внедрением в сельское хозяйство индустриальных методов производства животноводческой продукции. На селе были построены и продолжают строиться крупные животноводческие комплексы, фермы и птицефабрики. Зачастую такие комплексы имеют мало земли для того, чтобы отходы животноводства могли быть переработаны и использованы в качестве удобрений на полях. Кроме того, далеко не в каждом животноводческом комплексе есть современные системы их переработки и утилизации [40, 112, 129].

Объем отходов животноводческих предприятий и птицефабрик в виде жидкого навоза, помета и сточных вод составляет в России около 770 млн. м3 в год, причем, только 30% используется на удобрение, остальная часть является источником загрязнения окружающей среды. По оценкам Минсельхоза, органические удобрения используются только на 7,5% земель. Причем эти удобрения, в основном, представляют собой навоз, который вносится в землю без предварительной обработки [11, 116, 130].

В соответствии с приказом Министерства природных ресурсов Российской Федерации от 2 декабря 2002 года № 786 «Об утверждении федерального классификационного каталога отходов» по классу опасности сельскохозяйственные отходы подразделяются: 3 класс опасности - свежие помет птичий и навоз от свиней, не размещенные в хранилищах и не использованные в

качестве удобрений; 4 класс опасности - комбикормовая пыль, отходы животных жиров, перепревшие птичий помет и навоз от свиней, свежие конский навоз, навоз от крупного рогатого скота и от звероводческих хозяйств, не размещенные в хранилищах и не использованные в качестве удобрений; 5 класс опасности -отходы от переработки зерновых культур, овощей и фруктов, отходы растениеводства, парникового хозяйства, перепревшие конский навоз, навоз от крупного рогатого скота и от звероводческих хозяйств, не размещенные в хранилищах и не использованные в качестве удобрений [108, 118].

Все перечисленное выше требует скорейшего решения проблемы утилизации навоза (помета) с учетом достижений в этой области передовой российской науки и практики и зарубежного опыта, особенно в условиях дальнейшего увеличения поголовья животных и производства сельскохозяйственной продукции.

Основными принципами утилизации органосодержащих отходов в сельскохозяйственных организациях являются:

- Соблюдение ветеринарно-санитарных требований и санитарно-гигиенических показателей при строительстве животноводческих помещений, выборе технологии удаления, транспортировки, хранения, переработки и использования навоза/помета и получаемых из него удобрений [128];

- Обеспечение экологической безопасности территории, людей и животных на каждом этапе от получения навоза/помета до его применения с пользой;

- Сокращение выхода навоза/помета за счет предотвращения неконтролируемого поступления в него воды;

- Максимальное использование внутрихозяйственных ресурсов (трудовых, земельных, машин и оборудования и др.) для обеспечения экологически безопасной утилизации навоза;

- Обеспечение экономической эффективности используемых приемов, способов, технологий, машин и оборудования утилизации отходов.

Одним из важных направлений биотехнологии является разработка способов утилизации отходов животноводческих комплексов и отходов пищевой промышленности [126, 125, 115], их обезвреживания и сохранения как удобрения

[107]. Целесообразность осуществления таких процессов определяют главным образом экономические и технические факторы.

В настоящее время в мире разработано и внедрено более 20 технологий утилизации органосодержащих отходов животноводства, которые можно объединить в следующие группы [8, 58].

- Переработка в органические удобрения;

- Прямое сжигание с получением комплексных минеральных удобрений в виде золы;

- Прямое сжигание с получением тепла и комплексных минеральных удобрений в виде золы;

- Переработка в биогаз с получением электроэнергии, тепла, органических и минеральных удобрений;

- Использование в качестве топлива в котельных для получения тепла, горячей воды, электроэнергии, минеральных удобрений в виде золы.

Каждый из перечисленных методов имеет различную потребность в материально-денежных и трудовых ресурсах, как сильные, так и слабые стороны, которые сельскохозяйственные организации и крестьянские фермерские хозяйства должны учитывать при их внедрении в своем предприятии.

Традиционно в мировой и отечественной практике сельскохозяйственного производства все виды навоза и помета используются в качестве органического удобрения земельных угодий для повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур. Органические удобрения являются важнейшим звеном в круговороте и балансе элементов минерального питания и органического вещества в земледелии. Используя 200 млн. т животноводческих отходов в год в качестве удобрения, можно было бы сэкономить около 6 млн. т №К (комплексное минеральное удобрение) [12, 127].

Несмотря на имеющиеся исследования по данной проблеме в России и за рубежом, до сих пор технологии производства компоста требуют доработки [67].

Самым известным вариантом использования органических отходов животных является их использование в качестве органических удобрений [24].

Проблема рационального использования навоза как удобрения для сельскохозяйственных культур, обеспечивающего сохранение почвенного плодородия при одновременном соблюдении требований защиты окружающей среды от загрязнений, имеет важное природнохозяйственное значение [67]. Переработка навоза анаэробного разложения органического вещества является одним из наиболее перспективных способов. Процесс переработки происходит с образованием биогаза и перебродившего остатка. Биогаз является смесью газов, основные компоненты которого - метан (55-70%) и двуокись углерода (27-44%). Кроме того, в биогазе имеются незначительные количества (до 3 %) примесей других газов (сероводорода, водорода, азота, аммиака, кислорода) [110]. В результате метанового сбраживания навоза и навозных стоков происходит их полная или частичная дезинфекция, погибают яйца гельминтов, а семена сорных растений теряют всхожесть. В таком удобрении большинство органических биогенных веществ минерализованы, находятся в легкоусвояемой форме для растений, так удобрение можно непосредственно вносить в почву [19, 131, 132].

1.2 Основные технологии компостирования животноводческих отходов

Компостирование навоза

Широко используют для улучшения его агротехнических и гигиенических качеств. При недостатке в хозяйстве органических удобрений готовят компосты с использованием торфа, органических и минеральных веществ. Для улучшения качества навоза в него рекомендуется вводить 1.. .3 % фосфоритной муки. Как показали наблюдения, фосфоритную муку можно вносить в навоз и в животноводческих помещениях. При этом отмечено понижение потерь аммиачного азота и в значительной степени сокращение содержания аммиака в воздухе животноводческих помещений [52, 80].

Фосфоритную муку можно заменять простым суперфосфатом в количестве 1,5.2% от массы навоза. Такое компостирование позволяет сохранить до 7 кг азота на 1 ц компоста.

Суперфосфат ядовит, поэтому его нельзя использовать в животноводческих помещениях.

При компостировании навоза в качестве основного влагопоглотителя во многих зонах страны применяют торф и солому. По содержанию азота и других питательных веществ торф не уступает навозу, но азот торфа плохо усваивается растениями, поэтому его применение в чистом виде для удобрения полей неэффективно.

Таким образом, приготовление торфонавозных компостов важно не только для улучшения качества получаемого на фермах навоза, но и торфа как удобрения для полей. В отдельных случаях торф используют как влагопоглотитель для устранения избыточной влажности навоза в открытых системах удаления навоза.

Для приготовления торфонавозных компостов используют твердый и жидкий навоз, а также навозную жижу. Компост готовят чаще всего послойным или очаговым способами. При послойном методе укладывают штабель, состоящий из слоев торфа толщиной 40 - 50 см и слоев навоза толщиной 25 - 30 см. При очаговом способе навоз укладывают на торфяную подушку отдельными кучами на расстоянии 1 м друг от друга, а промежутки между ними засыпают торфом. Очаговое компостирование навоза с торфом обеспечивает лучшее разогревание и обеззараживание его зимой, поэтому используется как простой и дешевый метод биотермического обеззараживания навоза в любое время года.

Навоз при компостировании с помощью биотермических процессов созревает. В нем образуются более простые вещества, лучше усвояемые растениями, чего не бывает при хранении жидкого навоза. Торф и солома впитывают в себя продукты разложения навоза, что понижает потерю органических веществ и азота. После микробиологического воздействия на навоз азот становится более доступным для растений [32, 90].

При компостировании навоза важно соблюдать сроки выдержки компоста: не менее 1 месяца в теплое время года и двух месяцев - в холодное.

Однако подобная технология существенно удорожает процесс приготовления, так как требует большие площади для хранения компостируемой массы, а также требует много времени для получения готового продукта.

Ускоренное компостирование навоза и помета

Ускоренное компостирование навоза и помета - это простой, доступный, экологически безопасный и экономически эффективный процесс переработки навоза или помета в конечный экологически чистый продукт - компост [51, 14].

Исходные компоненты (органические отходы, навоз и помет) перед процессом компостирования, насыпаются в длинные кучи, называемые грядами. Общий вид гряд представлен на рисунке 1.1.

Й5

. - - г ^^^

/Г

Рисунок 1.1 - Общий вид организации компостирования в грядах

Ширина гряды около 4 м, высота до 2 м. Длина гряды зависит от размеров участка. При наличии нескольких видов исходных материалов, материалы с наименьшей плотностью размещаются в основании, а с наибольшей - вверху гряды. В процессе компостирования гряды периодически перемешиваются ворошителем (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Процесс ворошение компостной гряды прицепным ворошителем

Основная задача в ускоренном компостировании - это перемешивать материал без измельчения при этом необходимо контролировать микробиологический процесс (рисунок 1.3): концентрационный уровень С02 в компосте; температуру

Рисунок 1.3 - Контролируемые параметры микробиологического процесса

компостирования

Ускоренное компостирование в реакторах-ферментерах

Для более крупных хозяйств со значительным выходом навоза или помета специалистами компании Биокомплекс (г. Москва) разработана, апробирована и

внедрена в промышленном варианте технология и оборудование для переработки навоза или помета в высококачественные органические удобрения на основе ускоренного микробиологического компостирования в реакторах-ферментерах.

Для высокоэффективного компостирования органических отходов, навоза и помета в короткие сроки (7.14 дней) с получением стабильно высококачественного органического удобрения «Био-Ком», компостирование осуществляется в реакторах ферментерах, приведенных рисунке 1.4.

Комплекс реакторов ферментеров состоит из нескольких (количество не ограничено) отсеков для компостирования с автоматизированными системами обеспечения процесса: подачи воздуха, контроля температуры 55...650 С, контроля влажности 50.55%, контроля концентрации С02, а также с системой увлажнения и внесения добавок. Одна секция размером 60х10х8 м одновременно вмещает 1200 м2 компостной смеси.

Подача воздуха в компост осуществляется выносными вентиляторами (рисунок 1.5) через щелевой пол (рисунок 1.5 б).

Рисунок 1.4 - Общий вид реактора ферментера

а)

б)

Рисунок 1.5 - Систем подачи воздуха в ферментерах: а) вентилятор; б) щелевой пол

Активная биотермическая обработка

Активная биотермическая обработка компостной смеси в герметичных контейнерах в течение четырех суток;

- созревание компоста в буртах на открытых площадках в течение двух-трех недель.

Контейнер представляет собой теплоизолированный герметичный корпус размером 6х2,5х3м, установленный на металлические катки и снабженный устройством сцепки и подъемником автомобиля-тягача. Загружается контейнер передвижным ленточным транспортёром, на который компостная смесь подается из барабанного сепаратора. Контроль температуры и поддержка необходимого газового состава внутри камеры осуществляется автоматически [42, 46, 45].

Технология активного буртового компостирования

Более подробно рассмотрим технологию буртового компостирования, так данная технология является одним из актуальных способов приготовления компоста в России. Технология предназначена для переработки твердого навоза/помета либо в смеси с влагопоглощающими материалами, либо без них на гидроизолированных площадках. Активное компостирование навоза/помета с

влагопоглощающим материалом в буртах на открытой площадке осуществляется в течение 40 дней с трехкратной аэрацией бурта через каждые 9 дней с момента окончания формирования бурта.

Образование набоза и быгрузка его из жиботнободческого помещения Транспортировка к месту переработки Временное накопление Смешибание с добабками и закладка б бурты

\ г

Внесение на поля Промежуточное хранение на полебых площадках Выгрузка удобрения и транспортиробка к месту бнесения Биоконберсия методом актибного компостиробания

Рисунок 1.6 - Блок-схема технологии биоконверсии методом активного

компостирования в буртах

Технология переработки помета/навоза методом активного компостирования в буртах включает в себя блоки, представленные на рисунке 1.6.

Условием применимости технологии:

- Влажность навоза или компостной смеси не должна превышать 75%;

- Соотношение углерода к азоту (С/Ы) в исходной смеси должно варьироваться в диапазоне не менее 15/1-20/1;

- Наличие твердой гидроизолированной площадки для маневрирования техники, осуществляющей аэрацию;

- Продолжительность компостирования не более 40-45 суток.

Активное компостирование в буртах осуществляется методом искусственной аэрации. Аэрация позволяет насыщать кислородом смесь, что приводит к снижению срока компостирования. Для механизации процесса 35 используют специальные машины для аэрации буртов. Аэрация буртов проводится периодически, минимум 3 раза в течение 40 дней. Для еще большего ускорения процесса компостирования возможно применение различных биологических препаратов, повышающих скорость процесса. Для механизации процесса

аэрирования буртов используются специальная техника. Уровень эмиссии биогенных элементов, в частности азота, при данной технологии биоконверсии составляет 16-22% [65, 66, 93].

Преимущества технологии:

- Широкий диапазон влажности перерабатываемого навоза (при условии использования влагопоглощающих добавок): 60-92%;

- Более сжатые, по сравнению с пассивным компостированием, сроки переработки - до 1,5 месяцев;

- Сокращение капитальных затрат за счет уменьшения площадки компостирования (до 40%) [13];

- Более равномерное, по сравнению с пассивным компостированием, созревание компоста;

- Низкие требования к квалификации задействованного персонала;

- Простота конструкции площадок компостирования.

Недостатки технологии:

- Увеличение эксплуатационных затрат ввиду использования дополнительной техники и недостаточность ее производства для аэрации буртов и закупки биопрепаратов;

- Невозможность компостирования при отрицательных температурах;

- Нестабильность процесса переработки в зависимости от погодных условий.

- Повышенный риск утечек загрязненных стоков в дождливый период и весенних паводков;

- Относительно высокий уровень эмиссии азота - до 22%.

1.3 Анализ машин для приготовления компоста активного буртового

компостирования

Технологическое оборудование для компостирования можно условно разделить на два класса:

- Оборудование специализированных производств по выпуску товарного компоста;

- Оборудование для фермерских хозяйств.

Произведем анализ существующего оборудования для фермерских хозяйств, исходя из того, что на данный момент актуальны машины небольших производственных мощностей, которые должны быть мобильны и непромышленных масштабов.

Оборудование для фермерских хозяйств

На рынке для ускоренного компостирования существует техника американских, канадских и западноевропейских компаний. Лидирующие позиции занимают: компания ALLU, Финляндия (модели Turner Windrow AS 26-38); компания Resource Recovery Systems of Nebraska, Inc, США модели «King of the Windrow» KW 408-818 Нидерланды - Conveyor Hopper (рисунок 1.7), Mush Comb (рисунок 1.9) и другие [81, 83].

Рисунок 1.7 - Самоходный компостер Conveyor Hopper

Стоимость машин подобного класса, в зависимости от производительности и размеров формируемого бурта, составляет в пределах от 150 до 300 тыс. долл.

Рисунок 1.8 - Самоходный ворошитель Рисунок 1.9 - Компостер Mush Comb буртов ABONO 11.30

Ворошитель буртов, к примеру, ABONO 11.30, представляет собой самоходное средство, снабженное двигателем, ходовой частью и рабочим органом (рисунок 1.8). Основное различие между модификациями состоит в габаритных размерах рамы машины, от чего зависит максимальная высота создаваемого бурта. В качестве рабочего органа, в основном, применяется горизонтальный зубчатый барабан диаметром до 1,5 м, установленный по центру машины. Также применяются ворошители с рабочим органом в виде наклонного транспортёра с металлической лентой с клиновидными выступами (Scat System).

Рабочий процесс машины заключается в следующем: по заранее сформированным кучам из компонентов компостных смесей проходит ворошитель буртов. Сходящаяся винтовая навивка рабочего органа сдвигает массу к центру машины на зубчатый барабан, который измельчает и выбрасывает материал в бурт на площадку позади машины.

Компост, производимый американскими компаниями, проходит сертификацию в аккредитованных Департаментом окружающей среды США лабораториях.

Примером широко применяемой технологии приготовления компоста в фермерских хозяйствах служит технология компостирования в буртах на открытых площадках с применением полунавесных ворошителей буртов.

Полунавесной ворошитель буртов представляет собой шарнирно соединенную в середине жесткую раму с опорными колесом и консольно установленный рабочий орган в виде вала со спиральной навивкой из радиальных

ножей. Привод осуществляется от ВОМ трактора (рисунок 1.10).

Машина навешивается на заднюю гидравлическую сцепку трактора. Для регулировки высоты подъема машины вторая половина рамы, снабженная опорным колесом, поворачивается в шарнире с помощью гидроцилиндра.

Рисунок 1.10 - Ворошитель компоста Для снижения боковых нагрузок к раме EPK AK 250 машины прикреплен гибкий

металлический трос, другая сторона которого закреплена в передней части трактора. Проходя через бурт компостной смеси, машина обеспечивает измельчение, рыхление и механическую аэрацию массы, чем достигается ускорение процесса компостирования. Стоимость машины, в зависимости от модификации, составляет 20.30 тыс. долларов США [42].

В данную категорию машин так же попадает самоходная машина BACKHUS 16.30 (рисунок 1.11). Данная машина при габаритных размерах 1,9х3,5х1,9 массой 1,7 т имеет производительность 700 м3/ч. Приводом данной машины является дизельный двигатель мощностью 47 л.с. [50].

Рисунок 1.11 - Самоходная машина BACKHUS 16.30

Основным недостатком данной машины является, отсутствие дистанционного управления машиной. Для перемешивания навоза требуется предварительно подготовить бурт с навозом, что является трудоемким процессом.

Известна стационарная установка для приготовления компоста MASHMASTER от компании Komptech, (рисунок 1.12), машина представляет собой измельчитель, который может перерабатывать любые, в том числе и влажные отходы. В частности, органику, древесный и другие виды мусора. Агрегат оснащен четырьмя шнеками, которые дробят и измельчают материал и управляются при помощи электрогидравлической системы. Есть электронные весы, которые обеспечивают точность пропорций при смешивании отходов. Установка с пониженным потреблением электроэнергии и двумя электродвигателями мощностью 75 кВт. За час работы качественно перерабатывает до 55 кубометров исходного материала [44].

Рисунок 1.12 - Стационарная установка для приготовления компоста

МЛ8ИМЛ8ТЕЯ

Применительно к российским условиям перспективным направлением является разработка машин для ускоренного компостирования отходов животноводства и птицеводства в буртах на открытых площадках как наиболее низко затратного, высокопроизводительного и широко применимого способа в условиях современного отечественного сельскохозяйственного производства [42].

Из российской техники для приготовления компоста известны машины РПБ-1 (рисунок 1.13), разработанная в Мичуринском аграрном университете, которая может быть рекомендована для приготовления компостов на животноводческих и птицеводческих предприятиях. Прицепной рыхлитель буртов, состоит из четырех барабанов измельчителей (1) с лопатками в виде сегментов пилообразной ленты (2) и барабана-ускорителя (3) с винтовой навивкой (4), установленных наклонно на раме (9). Машина имеет два опорных колеса (7) и устройства сцепки с трактором: в рабочем (11) и транспортном (8) положениях. Привод на барабане

осуществляется от ВОМ трактора при помощи карданных валов (6) и (12), редуктора и цепной передачи, й кожухом (5) [42, 3].

12 11 Ю

Рисунок 1.13 - Схема прицепного рыхлителя буртов РБП-1

Технические характеристики РБП-1 указаны в таблице 1.1.

Таблица 1.1- Технико-экономическая характеристика машины РБП-1

Агрегатируется с трактором класса тяги 1,4

Производительность, т/ч На смешивании, 55

Рыхлении, 80

Ширина захвата, м 2

Высота формируемого бурта, м 1,5-1,7

Габаритные размеры, мм 3839х2130х1460

Масса, кг 750

Проектная стоимость, тыс. руб. 320

Основным недостатком машины РБП-1 является невозможность работы без трактора. С трактором увеличиваются размеры машины в два раза, тем самым теряется мобильность, манёвренность машины на маленьких участках. Так же для работы требуются большие объемы и приготовленный бурт для переработки, что не всегда удобно и малоэффективно при небольших объемах.

Проведя анализ, можно составить следующую классификацию машин для приготовления компоста (таблица 1.2).

Таблица 1.2- Структура машин для компостирования

По производительности: Специализированные (стационарные) высокой производительности

Для фермерских хозяйств (передвижные) средней производительности

Для фермерских хозяйств малой производительности

Для фермерских хозяйств: Самоходные

Прицепные

Полуприцепные

Самоходные: На колесном ходу

На гусеничном ходу

По виду рабочих органов: Барабан с лопастями

Пилообразная лента

Ножи

По способу управления: Дистанционное управление

Управление тяговой машиной

Ручное управление

Анализ рассмотренных технологий показывает, что повышение скорости созревания компостов эффективно обеспечивает закрытое буртовое компостирование. Данная технология может гибко подстраиваться под переработку навоза как в небольших хозяйствах, так и в крупных агрохолдингах. Однако существующие машины и комплексы не могут в полной мере реализовать все преимущества этой технологии. Многие машины обладают значительной производительностью, но работают только на открытых площадках (компостеры Conveyor Hopper, ABONO 11.30 и так далее. В других машинах требуется использовать тяговый транспорт - тракторы и мобильные энергетические средства, например, как в упомянутых ранее машинах: ворошитель компоста EPK AK 250 и прицепной рыхлитель буртов РБП-1. Это препятствует их работе при

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мохов Александр Алексеевич, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агротехмаш. Техника для возделывания овощей [Электрон. ресурс] // «Агротехмаш»: сайт. - Режим доступа: http://agrotm.ru/zagruzchik-tzk-30-a.html

2. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - М.: Наука, 1976. -283 с.

3. Айзерман М.А., Алескеров Ф.Т. Выбор вариантов. Основы теории. М.: Наука, 1990, 236 с.

4. Алиев Т.А. Экспериментальный анализ / Т.А. Алиев. - М.: Машиностроение, 1991. -272 с.

5. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента: Учеб. Пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1983. - 248 с.

6. Астахов А.С. Краткий справочник по машинам и оборудованию для животноводческих ферм/ А. С. Астахов, А.В. Еленев. — М.: «Колос», 1977. -256 с.

7. Афанасьев В.Н. Анализ состояния и пути снижения экологической нагрузки сельскохозяйственного производства на природную среду / В.Н. Афанасьев // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2003. № 75. С. 4-14.

8. Афанасьев В.Н. Состояние и основные пути улучшения экологической ситуации / В.Н. Афанасьев // Охрана окружающей среды и "органическое" сельское хозяйство. Сборник докладов научно-производственного экологического семинара. Санкт-Петербург: СЗНИИМЭСХ, 2005. - С. 5-12.

9. Бадандина Н.Е. Практикум по экономике сельского хозяйства / Н.Е. Баландина А.Р. Палия. - М.: Колос, 1983. - 191 с., ГОСТ 23728-88 Техника сельскохозяйственная. Основные положения и показатели экономической оценки. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 25с.

10. Баранов Н.Ф., Фуфачев В. С., Ступин И.В. Обоснование и оптимизация конструктивно-технологических параметров измельчителя для приготовления добавки из хвойной лапки//Вестник НГИЭИ. 2016. № 6.С. 7-16

11. Белышев А.С., Утонет ли Россия в навозе? / А.С. Белышев // Агроснаб. -2006 - № 11. - С. 11-18.

12. Биоэнергетика: мировой опыт и прогноз развития. Научное издание - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. - С. 203.

13. Брюханов А.Ю. Методы проектирования и критерии оценки технологий утилизации навоза, помета, обеспечивающие экологическую безопасность: 127 дис. ... д-ра. техн. наук: 05.20.01 / Брюханов Александр Юрьевич. - СПб, 2017. -440 с.

14. Брюханов А.Ю., Гаас А.В. Стратегия управления отходами предприятий птицеводства на основе внедрения наилучших доступных технологий переработки помета//Экология и промышленность России. 2016. № 2. С. 60-63

15. Брюханов А.Ю., Шалавина Е.В., Васильев Э.В. Методика укрупненной оценки суточного и годового выхода навоза /помета // Молочнохозяйственный вестник. 2014. № 1 (13). С. 78-85.

16. Валге А.М. Исследование систем EXCEL и Matead при проведении исследований по механизации сельскохозяйственного производства (методическое пособие). ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. СПб.: 2013. 200 с.

17. Валге А.М. Применение регрессионного анализа при моделировании сельскохозяйственных процессов.//Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1987, №8. С.

18. Валге А.М., Михайленко И.М., Сафина А.Н. Методические указания по идентификации динамических объектов во временной области (Метод стохастической аппроксимации). Ленинград - Пушкин.: НИПТИМЭСХ НЗ РФ, 1984. 27 с.

19. Васильев Ф. А. Переработка навоза ферм и комплексов по содержанию крупного рогатого скота с получением качественных органических удобрений и биогаза / Ф. А. Васильев, В. К. Евтеев // Вестник ИРГСХА. 2010. №38. С. 44-50.

20. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г.В. Веденяпин. - М.: Колос, 1973. - 199с.

21. Веников В.А. Теория подобия и моделирование. - М.: Высшая школа, 1976.

- 479 с.

22. Вентцель Е.С. Теория вероятностей / Е.С. Вентцель, А.Д. Овчаров. - М.: Наука, 1973. - С. 173-177.

23. Ворошитель компоста PRS 3000 [Электрон. ресурс] // Производственная компания «Ижора»: сайт. - Режим доступа: http://pk-izhora.ru/katalog-oborud/proizvodstvo-komposta/voroshiteli-komposta/item/122-voroshitel-komposta-prs-3000.html

24. Галькова А. А. Инновационное применение органических отходов молочных коров в качестве подстилочного материала // А. А. Галькова // YOUNG SCIENCE / 2014. №4. С. 62- 65.

25. Гмурман В. Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике: Учеб. пособие для студентов вузов / В. Е. Гмурман.

— 9-е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2004. — 404 с: ил.

26. ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микро агрегатного состава

27. ГОСТ 2.105-95 Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам. - М.: Стандартинформ,2007. - 26 с.

28. ГОСТ 23728-88 Техника сельскохозяйственная. Основные положения и показатели экономической оценки. - М.:Изд-во стандартов, 1988. -25с.

29. ГОСТ 24026-80 Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 1980. - 18 с.

30. ГОСТ 24055-88 ГОСТ 24059-88. Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки. Общие положения. - М.:Изд-во стандартов, 1988. -46 с.

31. ГОСТ Р 53117-2008 Удобрения органические на основе отходов животноводства. Технические условия. - Стандартиформ, 2009. - 2 с.

32. ГОСТ Р 54097-2010 Ресурсосбережение. Наилучшие доступные технологии. Методология идентификации.

33. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. - М.: Пищевая промышленность, 1979. - 200 с.

34. Гриднев П.И. Анализ технического уровня средств уборки и приготовления навоза к использованию/ П.И. Гриднев, // Вестник всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства, Серия: механизация, автоматизация и машинные технологии в животноводстве, №1(17) 2015. - 51-57 с.

35. Детали машин и основы конструирования: учебное пособие для студентов вузов / сост. Л.Я. Лебедев, А.В. Костин, А.Г. Иванов. - Ижевск: ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2014.- 204 с.

36. Добронарвов В.В., Никитин Н.Н. Курс теоретической механики: учебник для машиностроительных спец. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1983. - 575 с.

37. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

38. Дрейнер П., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. - М.: Статистика, 1973. - 392 с.

39. Дюк В. Обработка данных на ПК в примерах / В. Дюк. - СПб.: Питер, 1997. - 240с.: ил.

40. Ермолаев А. Е. Современные проблемы утилизации навоза и помета и пути их решения/А. Е. Ермолаев, Л. Д. Варламова//Перспективы и проблемы размещения отходов производства и потребления в агроэкосистемах: Матер. Междун. науч.-практ. конф. / НГСХА. -Н. Новгород: НИУ РАНХиГС, 2014. -С. 68-72.

41. Завалишин Ф.С. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства / Ф.С. Завалишин, М.Г. Мацнев. - М.: Колос, 1982. - 231 с.

42. Завражнов А. И., Миронов В. В. Система производства органических удобрений ускоренным компостированием навоза//Техника и оборудование для села. - 2011. - № 5. - С. 28-30.

43. Иванов А.Г. Структурно-параметрический синтез и анализ механизмов грохотных калибрующих машин: дис. ... канд. техн. наук /А.Г. Иванов. - Ижевск, 2005. - 117 с.

44. Измельчитель/смеситель компоста [Электрон. ресурс] // Профессеональное оборудование «ПрофиТехничка»: сайт. - Режим доступа: https: //profitehnika.ru/catalog/mobilnye_sortirovshchiki_otkhodov/universalny y_izmelchitel_smesitel_komposta_komptech_mashmaster.html

45. Изучение автоматизации сельскохозяйственных работ// Максимов П.Л., Иванов А.Г., Мохов А.А., Петров В.А.// Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 3 (44). С. 32-38.

46. Капустин Н.М., Зарубин В.М. Автоматизированная система проектирования технологических процессов механосборочного производства. М.: Машиностроение, 1979. 242 с.

47. Касимов Н.Г. К вопросу о проведении лабораторных исследований ротационного рабочего органа по уходу за растениями картофеля / Н.Г. Касимов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Ижевск: ВГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2005. - С. 425-428.

48. Колкот Э. Проверка значимости / Э. Колкот. - М.: Статистика, 1978. - 128 с.

49. Комаров Б.А. Системный подход к проектированию механизированных технологий для животноводства.//Вестник российской академии сельскохозяйственных наук. 1998. №5. с. 76-78.

50. Компост машины/ворошители буртов [Электрон. ресурс] // Экологический мост «EcoBridge Germany»: сайт. - Режим доступа: http: //www.ecobridge .de/?page_id=489.

51. Компостирование методом ускоренной ферментации ABONO // [Электрон. ресурс] // Завод ABONO: сайт. - Режим доступа: http://www.abono.ru/ category/fermentation-compost (дата обращения 28.02.2017).

52. Компостирование навоза и помета [Электрон. ресурс] // Биокомплекс: сайт.

- Режим доступа: https://biokompleks.ru/technologies/kompostirovanie-navoza (дата обращения 13.03.2017).

53. Криволапое М.В. Методика определения качества приготовления компостных смесей [Текст] / М.В, Криволапов, В.В. Миронов // Материалы 61- й конференции студентов и аспирантов (I раздел): сб. науч. тр. Всерос. науч. 146 практ. конф. 25-26 марта 2009. Мичуринск: Изд-во Мичуринского госагроуниверситета, 2009. - С. 110-112.

54. Кузнецов С.И., Нгуен Куанг Хынг, Уткин В.А. Электропривод постоянного тока на скользящих режимах // М: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН. 2005. Труды Института. Том XXV. С. 4451.

55. Кукта Г.М. Испытания сельскохозяйственных машин / Г.М. Кукта. - М.: Машиностроение, 1964. - 284 с.

56. Кулик Г.В. Справочник по планированию и экономике сельскохозяйственного производства / Г.В. Кулик, Н.А. Окунь, Ю.М. Пехтерев. -М.: Россельхозиздат, 1983. - 479 с.

57. Курицкий Б.Я. Поиск оптимальных решений средствами Excel 7.0 СПб.: BHV-СПб.: 1997. 384 с.

58. Леонов М.В., Щеголева И.В. Современные технологии и технические средства использования жидкого навоза для удобрения сельскохозяйственных земель//Перспективное свиноводство: теория и практика. 2012. № 5. С. 10

59. Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм / С.В. Мельников// Л.: Колос. Лениградское отделение, 1978-560 с.

60. Мельников С.В. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов / С.В. Мельников// Л.: Агропромиздат. Лениградское отделение, 1985.

- 640 с.

61. Мельников С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин. -Л.: Колос, 1980. - 168 с.

62. Методическое пособие по определения энергозатрат при производстве производственных ресурсов и кормов для условий Северо-Востока европейской части Российской Федерации / Ф.Ф. Мухамадъяров. - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1997. - 62с.,

63. Методы анализов органических удобрений [Текст] / Составители: Л.И. Еськова, СИ. Тарасов. Под общ. ред. А.И. Еськова. = М.: Россельхозакадемия -ГНУ ВНИПТИОУ, 2003. - 552 с.

64. Механика: методические указания для самостоятельной работы / сост. А.Г. Иванов и др.. - Ижевск : ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА, 2016. -52 с.

65. Миронов В.В. Влияние активной аэрации на интенсивность протекания биотермических процессов в компостируемой смеси / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2002. - Т. 8. - № 4. - С. 668-672.

66. Миронов В.В. Компостирование как способ получения органических удобрений / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Материалы научной и учебнометодической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Воронежского государственного аграрного университета имени К.Д. Глинки, 05-19 марта 2003 г. - Воронеж: изд-во Воронежского ГАУ, 2003. - С. 43-45.

67. Мирошникова В. В. Современные технологические процессы утилизации навоза крупного рогатого скота/В. В. Мирошникова, М.А. Мироошников // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации.- 2014.- №2 (14).-Вып.2. - С.150-165.

68. Мохов А.А. Научно обоснованные технологии интенсификации сельскохозяйственного производства. Материалы Международной научно-практической конференции, в 3-ех томах. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевская государственная сельскохозяйственная академия". 2017. - 91-95 с.

69. Мохов А.А. Обоснование параметров дозирующе-перемешивающего устройства машины для перемешивания и подачи компоста с дистанционным управлением // АгроЭкоИнфо. - 2018, №1. -http: //agroecoinfo. narod.ru/j ournal/STATYI/2018/1 /st_117.doc.

70. Мохов А.А. Динамика движения сферического компонента при сходе с ленты траспортера машины для приготовления компоста // А.А. Мохов // Динамика механических систем / Программа I международной научно-практической конференции, посвященной памяти д.т.н., профессора А.К. Юлдашева/ - Казань - 2018. - 290 с.

71. Мохов А.А., Иванов А.Г., Костин А.В., Шакиров Р.Р., Спиридонов А.Б. Теоретическое и экспериментальное определение мощности привода барабана перемешивающего-дозирующего устройства // «АгроЭкоИнфо». - 2019, №1, http://agroecoinfo.narod.ru/j ournal/STATYI/2019/1 /st_103.doc

72. Мохов А.А., Иванов А.Г., Максимов П.Л., Лебедев Л.Я. Обоснование параметров быстроходного конвейера машины для перемешивания и подачи компоста с дистанционным управлением // АгроЭкоИнфо. - 2018,№1. -http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2018/1/st_118.doc.

73. Мохов А.А. Обоснование некоторых параметров компостера. Научно обоснованные технологии интенсификации сельскохозяйственного производства. Материалы Международной научно-практической конференции, в 3-ех томах. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевская государственная сельскохозяйственная академия". 2017. - C. 91-95.

74. Мохов А.А. Планирование и анализ результатов экспериментального исследования работы машины для приготовления компоста. А.А. Мохов, Р.Р. Шакиров // В сборнике: Инновационные технологии для реализации программы научно-технического развития сельского хозяйства материалы Международной научно-практической конференции: в 3 томах. ФГБОУ ВО Ижевская государственная сельскохозяйственная академия. 2018. С. 65-70.

75. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. 207 с.

76. Никитин Н. Н. Курс теоретической механики: Учеб. для машиностроит. и приборостроит. спец. вузов / Н.Н. Никитин. - М.: Высш. шк., 1990. - 607 с.

77. Определение экономической эффективности использования в сельском хозяйстве капитальных вложений и новой техники. - Л., 1986. - 58 с.

78. Основы проектирования и расчета сельскохозяйственных машин /Л.А. Резников, В.Т. Ещенко, Г.Н. Дьяченко, Н.А. Сокол. -М.: Агропромиздат, 1991.543 с.

79. Останин Р.И. Объективная оценка точности калибрования /Р.И. Останин, А.В. Костин // Техника в сельском хозяйстве. - 2007. -№5. - С. 49-50.

80. Павлов П.И. Технология уборки навоза. Естественные и технические науки. 2017. № 3 (105). С. 85-86.

81. Павлов П.И. Эффективные средства механизации для удаления и утилизации навоза/ Естественные и технические науки. 2017. № 3 (105). С. 87-89.

82. Павлов П.И., Бедило П.С., Макаров С.А., Хакимзянов Р.Р. Проектирование привода транспортирующих машин. Саратов, 2018.

83. Павлов П.И., Везиров А.О., Ракутина А.В., Мухин Д.В. Комплекс машин для работы с почвой в тепличном производстве. Аграрный научный журнал. 2016. № 7. С. 51-53.

84. Павлов П.И., Дзюбан И.Л. Результаты исследования степени смешивания погрузчика-смесителя для приготовления. Аграрный научный журнал. 2014. № 8. С. 50-51.

85. Пат. RU 172063 Ш МПК А01С3/00 / Машина для перемешивания и подачи компоста с дистанционным управлением / А.А. Мохов // № 2016147615, заявлено 05.12.2016.

86. Пат. RU 64208 Ш МПК C05F9/02 Устройство для приготовления компостов / А.М. Бондаренко, С.Г. Добровольская, Т.Ф. Самойлова, В.Ф. Яламов - № 2006136134/22, заявлено 12.10.2006.

87. Пат. SU 1523074 А1 МПК А01С1/04 / Машина для приготовления компоста при производстве шампиньонов / Н.Ю. Липов, А.В. Хромов, А.С. Виноградов, Н.И. Прозоровская // № 4086852/30-15, заявлено 04.07.86.

88. Первушин В.Ф. Результаты исследования коэффициента буксования ротационного барабана культиватора для ухода за растениями картофеля в плоскости обода почвозацепов / В.Ф. Первушин, Н.Г. Касимов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Министерство сельского хозяйства, ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - Ижевск, 2006. - С. 237-239.

89. Первушин В.Ф. Результаты производственных исследований экспериментальных машин для удаления ботвы картофеля / В.Ф. Первушин, М.З. Салимзянов, Н.Г. Касимов // Наука Удмуртии. - 2009. - № 9. - С. 192-196.

90. Приказ от 31 марта 2015 г. N 665 «Об утверждении методических рекомендаций по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии». Министерство промышленности и торговли Российской Федерации.

91. Проект разработки универсальной мобильной платформы Максимов П.Л., Мохов А.А., Иванов А.Г. В сборнике: Научное и кадровое обеспечение АПК для продовольственного импортозамещения Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, ФГБОУ ВПО "Ижевская государственная сельскохозяйственная академия". 2016. С. 39-42.

92. Проектирование и расчет приводов технологического оборудования: учебное пособие (2-е издание: исправ. и дополненное) / сост. Л.Я. Лебедев, А.Л. Шкляев - Ижевск: ФГБОУ ВО ИжГСХА, 2016 г.

93. Разработать методику определения потерь биогенов на стадиях производственного цикла биоконверсии отходов животноводства и алгоритм принятия решений при выборе машинных технологий биоконверсии отходов животноводства // Отчет по НИР 114072870072-2014 / ФГБНУ СЗНИИМЭСХ, рук. А.Ю. Брюханов. - СПб, 2014. -122 с.

94. Романкин Н.Е. Конструкция и расчет конвейеров. Справочник. - Старый Оскол: ТНТ. - 2011. - 145 с.

95. Свешников А.А. Прикладные методы теории случайных функций. - М.: Наука, 1968. - 460 с.

96. Сельскохозяйственная техника. Машины и оборудование для приготовления кормов. Порядок определения функциональных показателей: СТО АИСТ 19.2-2008. - Введ. 10.12.2010. - Мн.: Минсельхозпрод, 2010. - 48 с.]

97. Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов / А. А. Спиридонов. - М.: Машиностроение, 1981. -184 с.

98. Способы оптимизации выращивания шампиньонов на органическом компосте. Потоцкая М.Е., Лазарева О.В., Беспалова A.A., Шамина Ю.Ф., Евсеева, В.В., Демина В.В. В сборнике: Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России сборник статей Международной научно-практической конференции молодых ученых. 2018. С. 190-193.

99. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин / под ред. Клецкина Т.3. - М.: Машиностроение, 1968. - 743 с.

100. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВУЗов / И.М. Бронштейн К. А. Семедяев - М. : Наука, 1986. - 544 с

101. Тенищев А. В., Андреев Е. А. Отходы животноводства - тоже продукция//Тренды развития современного общества: управленческие, правовые, экономические и социальные аспекты: сб. науч. тр. по матер. Междунар. науч. -практ. конф. 2011. С. 236-238.

102. Теория автоматического управления / Под ред. A.A. Воронова. М.: Высшая школа, 1986.

103. Терюшков В.П. Определение рациональных параметров смесителя концкормов / В.П. Терюшков В.В. Коновалов // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве : Н34 материалы Междунар. науч.-техн. конф. (Минск, 16-17 окт. 2013 г.). В 3 т. Т. 2. / РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства» ; редколлегия: П. П. Казакевич (гл. ред.), С. Н. Поникарчик. - Минск : НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства, 2014. - 324 с. 210-215.

104. Техника для животноводства ведущих зарубежных фирм [Текст] / Кат. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2002. - 84 с.

105. Тихонов А.Н., Васильева А.Б., Свешников А.Г. Дифференциальные уравнения. М.: МГУ, 1998.

106. Уткин В.А. Задачи управления асинхронным электроприводом // АиТ.1993. № 12. С. 53-65.

107. Фактор Г.Л. Система сбыта сельскохозяйственного сырья и продовольствия в капиталистических странах: Обзорная информация. // М.: ВНИИТЭИ агропром, 1998. - С. 54.

108. ФЕДЕРАЛЬНЫЙ КЛАССИФИКАЦИОННЫЙ КАТАЛОГ ОТХОДОВ. Приказ Министерства природных ресурсов Российской Федерации от 2 декабря 2002 года № 786 «Об утверждении федерального классификационного каталога отходов».

109. Финни Д. Введение в теорию планирования экспериментов: Пер. с англ. -М.: Наука, 1970.- 288 с.

110. Фокина В.Д. Переработка навоза в биогаз: Обзорн. информ / В.Д. Фокина,

A.Н. Хитров / ВАСХШЯ. М., 1981.

111. Фомин А.С., аспирант, В.В. Коновалов, д.т.н., проф., А.В. Чупшев, к.т.н.,

B.П. Терюшков // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве : Н34 материалы Междунар. науч.-техн. конф. (Минск, 16-17 окт. 2013 г.). В 3 т. Т. 2. / РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства» ; редколлегия: П. П. Казакевич (гл. ред.), С. Н. Поникарчик. - Минск : НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства, 2014. - 216-219 с.

112. Черепанов А.А. Экологическая безопасность отходов животноводства в системе биоконверсии и рыночной экономики //Гигиена, ветсанитария ' и экология животноводства. Мат. Всеросс. научно-производ. конф. Чебоксары, 2224 сентября 1994 г. - С.469-471.

113. Шенк X. Теория инженерного эксперимента: Пер. с англ. -М.: Мир, 1972.381 с.

114. Шигапов И.И. Механизация уборки навоза/ И.И. Шигапов Научный вестник Технологического института - филиала ФГБОУ ВПО Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина. 2016. № 15. С. 172-177.

115. Шигапов И.И. Модель Биотехнической системы процесса уборки, транспортировки и переработки навоза. Аграрная наука. 2017. № 3. С. 27-31.

116. Шигапов И.И., Губейдуллин Х.Х., Краснова О.Н. Отходы животноводства Наука в современных условиях: от идеи до внедрения. 2016. № 15. С. 118-124.

117. Шигапов И.И., Губейдуллин Х.Х., Краснова О.Н. Переработка твердых и жидких отходов микроорганизмами. Наука в современных условиях: от идеи до внедрения. 2016. № 15. С. 125-130.

118. Шигапов И.И., Камалдинова О.С. Влияние сельского хозяйства на окружающую среду. Наука в современных условиях: от идеи до внедрения. 2015. № 1. С. 166-177.

119. Юдин М.И. Планирование эксперимента и обработка его результатов: Монография / М.И. Юдин. - Краснодар: КГАУ, 2004. - 239с.

120. Яблонский А.А. Курс теоретической механики/ В.М. Яблонский, А.В.. Никифорова// СПб: Издательство «Лань», 2002-C. 768

121. Яблонский А.А. Курс теоретической механики / А.А Яблонский В.М. Никифорова. - Спб.: Лань, 2002. - 768 с.

122. Ягодин Б.А. Агрохимия [Текст] / Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. / Под ред. Б.А. Ягодина. - М.: Колос, 2002. - 584 с.

123. Babel Wolfgang, Leiiller R.H. Mixed subgtrate ubilization ir micro-organisme: biochemical aspects and energetics. //J. Gen. Microbiol. 1985. -V.131. - №1. - P.39-45.

124. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC) Reference Document on Best Available Techniques for Intensive Rearing of Poultry and Pigs July 2003.

125. Kishore G. M., Shewmaker C. Enchaancing human nutrition in development and developing worlds // Proc.Nat.Acad.Sci. USA. 1999. - 96, № 11. -С.5968-5972.

126. Lu Y.C., Kelly Т.С. Implications of Sustainable Agriculture for the World Food Situation // Food Reviews International, 1995, Vol. 11, Iss 2, pp. 255280.

127. Podinovski V.V. Multicriteria optimization problems involving importance-ordered criteria//Elster K.H. (ed.) Modern mathematical methods of optimization, Berlin, AkademieVerlag, 1993. P. 254-267.

128. Uvarov R., Briukhanov A., Shalavina E. Study results of mass and nutrient loss in technologies of different composting rate: case of bedding poultry manure//ENGINEERING FOR RURAL DEVELOPMENT Proceedings. 2016. C. 851857.

129. Ribaudo M.O., Gollehon N.R., Agapoff J. Land application of manure by animal feeding operations: is more land needed? Journal of Soil and Water Conservation. 2003. T. 58. № 1. C. 30.

130. Farag M.D.E.D.H., Mohamed F.A. Effect Of Radiation Processing As An Integral Part Of The Safe Recycling Animal Waste Animal Feed Science and Technology. 1999. T. 77. № 3-4. C. 267-280.

131. Becker H. Coping with swine manure Agricultural Research. 2001. T. 49. № 7. C. 18-19.

132. Teffeau k.m. moving composted manure to nurseries and landscapers BioCycle. 2000. T. 41. № 10. C. 58.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Матрица планирования однофакторного эксперимента по исследованию влияния частоты вращения п барабана дозирующе-перемешивающего устройства на степень однородности X гранулометрического состава вороха при величине зазора А = 0,04 м (40 мм) и скорости тихоходного конвейера У= 0,6 м/с

№ т1, кг т2, кг т3, кг т - масса выборки, кг Средняя интервальная х1, м 3 9 _ I (X2 • ) х2 = 1 п Дх) = П (х2 X2 ) п -1к ' а = д/ В( х) Уаг = а / х, % X = 100 - Уаг,

1.1 1,614 1,057 0,648 3,319 0,01661 0,0001506428 0,0001879 0,013707 82,52 17,48

1.2 1,695 1,089 0,623 3,406 0,016196 0,0001443104 0,00017699 0,013304 82,14 17,86

1.3 1,582 1,026 0,687 3,295 0,016966 0,0001566861 0,00019675 0,014027 82,67 17,33

2.1 1,978 0,851 0,295 3,124 0,012391 0,0000919601 9,2371Е-05 0,009611 77,56 22,44

2.2 2,077 0,877 0,284 3,237 0,012129 0,0000881844 8,8377Е-05 0,009401 77,51 22,49

2.3 1,939 0,826 0,313 3,078 0,012582 0,0000952186 9,4624Е-05 0,009727 77,31 22,69

3.1 1,918 0,801 0,314 3,033 0,012585 0,0000956973 9,4024Е-05 0,009697 77,05 22,95

3.2 2,014 0,825 0,302 3,141 0,012305 0,0000916350 8,9653Е-05 0,009469 76,95 23,05

3.3 1,880 0,778 0,333 2,991 0,012795 0,0000992590 9,6684Е-05 0,009833 76,85 23,15

4.1 1,758 0,978 0,536 3,272 0,015217 0,0001316982 0,00014979 0,012239 80,43 19,57

4.2 1,846 1,007 0,515 3,369 0,01484 0,0001260355 0,0001413 0,011887 80,10 19,90

4.3 1,724 0,950 0,568 3,241 0,01553 0,0001369810 0,00015628 0,012501 80,50 19,50

5.1 1,827 1,097 0,264 3,188 0,01306 0,0000948217 0,00011361 0,010659 81,61 18,39

5.2 1,918 1,130 0,254 3,302 0,012823 0,0000914645 0,00010946 0,010462 81,59 18,41

5.3 1,791 1,065 0,280 3,136 0,013217 0,0000976322 0,0001156 0,010752 81,35 18,65

продолжение приложения А

Матрица планирования однофакторного эксперимента по исследованию влияния зазора А между барабаном дозирующе-перемешивающего устройства и рабочим органом конвейера на степень однородности X гранулометрического состава вороха при частоте вращения барабана п _= 100 мин-1 и скорости тихоходного конвейера V = 0,15 м/с_

№ т1, кг т2, кг тэ, кг т - масса выборки, кг Средняя интервальная х , м 3 9 _ I (х2 • щ) X2 = 1 п Дх) = П (х2 X2 ) п -1х ' а = 4 В( х) Var = а / х, % X = 100 -Var,

1.1 2,488 0,465 0 2,953 0,007361 0,0000420094 2,4343Е-05 0,004934 67,03 32,97

1.2 2,613 0,479 0,000 3,092 0,007323 0,0000415344 2,4177Е-05 0,004917 67,15 32,85

1.3 2,440 0,451 0,000 2,891 0,007341 0,0000417676 2,4257Е-05 0,004925 67,09 32,91

2.1 2,812 0,415 0,000 3,227 0,006929 0,0000366130 2,2797Е-05 0,004775 68,91 31,09

2.2 2,953 0,427 0,000 3,380 0,006897 0,0000362117 2,2712Е-05 0,004766 69,10 30,90

2.3 2,757 0,403 0,000 3,160 0,006913 0,0000364087 2,2753Е-05 0,00477 69,00 31,00

3.1 2,481 0,726 0,215 3,422 0,010381 0,0000678380 5,9902Е-05 0,00774 74,55 25,45

3.2 2,605 0,748 0,207 3,560 0,010184 0,0000650836 5,7941Е-05 0,007612 74,74 25,26

3.3 2,432 0,705 0,228 3,365 0,010512 0,0000700711 6,0654Е-05 0,007788 74,09 25,91

4.1 1,918 0,801 0,314 3,033 0,012585 0,0000956973 9,4024Е-05 0,009697 77,05 22,95

4.2 2,014 0,825 0,302 3,141 0,012305 0,0000916350 8,9653Е-05 0,009469 76,95 23,05

4.3 1,880 0,778 0,333 2,991 0,012795 0,0000992590 9,6684Е-05 0,009833 76,85 23,15

5.1 1,628 1,094 0,664 3,386 0,01671 0,0001516736 0,00019132 0,013832 82,78 17,22

5.2 1,709 1,127 0,638 3,475 0,016296 0,0001453372 0,00018031 0,013428 82,40 17,60

5.3 1,596 1,062 0,704 3,362 0,017066 0,0001577310 0,00020027 0,014152 82,92 17,08

Определение мощности привода барабана

Частота вращения барабана п, -1 мин Повтор-ность 50 75 100 125 150

Потребная мощность привода барабана Р, Вт 1 432 632 820 912 1062

2 408 584 796 874 1098

3 460 621 768 940 1050

Среднее значение 433 612 795 909 1070

Отклонение от среднего (Рг- - Рср) -1 20 25 3 -8

-25 -28 1 -35 28

27 9 -27 31 -20

Погрешность (Рг- - Рср)/ Рср -0,31% 3,21% 3,19% 0,37% -0,75%

-5,85% -4,63% 0,17% -3,82% 2,62%

6,15% 1,42% -3,36% 3,45% -1,87%

Приложение В

Технологические средства для проведения экспериментальных исследований

№ п/п Наименование Марка Класс точности Назначение

1 2 3 4 5

1 Секундомер СОПпр-2а-3-000 Кл. 2,0 Определение времени опытов

2 Электрический двигатель постоянного тока, мощность 1 кВт 2ПН90Ь - Привод лабораторной установки

3 Тахометр цифровой ТЦ-34 Кл. 1,0 Измерение частоты вращения вала электродвигателя

4 Комплект измерительный К 505 Кл. 2,5 Измерение силы тока, напряжения, активной и

реактивной мощности

5 Угломер КИ-13926 Кл. 1,0 Измерение угла планки

6 Автотрансформатор А0МН-40-220-75УХЛ4 - Изменение частоты вращения вала электродвигателя

7 Комплект слесарного инструмента Энкор 57055 - Регулировка и настройка

8 Фотоаппарат цифровой Benq DC C800; - Фиксация показаний динамометра, фотографии процессов и оборудования

Фиксация показаний дина-

мометра, фотографии про-

9 Смартфон Apple iPhone 5S - цессов и оборудования Накопление научной информации и обработка полученных данных

Фиксация показаний дина-

мометра, фотографии про-

цессов и оборудования

10 Ноутбук MSI Накопление научной информации и обработка полученных данных

11 Весы платформенные РП-159 РЗ - Определение массы

12 Сушильный шкаф «POZNAN» - Обсушивание массы

13 Весы ВЛКТ 4 кл. Определение массы

Тарированная характеристика потерь холостого хода

Определение производительности транспортно-технологической машины

Скорость рабочего органа тихоходного конвейера У, м/с Повтор-ность 0,15 0,263 0,375 0,488 0,6

Производительность машины для приготовления компоста Q (т/ч) при частота вращения барабана дозирующе-перемешивающего устройства п = 94,72 мин-1 и величине зазора А = 30 мм 1 0,51 0,85 1,23 1,63 1,91

2 0,43 0,73 1,15 1,75 1,93

3 0,56 0,82 1,19 1,55 2,11

Среднее значение 0,500 0,800 1,190 1,643 1,983

Отклонение от среднего ^ - Qср) -0,003 0,010 0,050 0,040 -0,013

-0,043 -0,070 -0,070 -0,040 0,107

0,047 0,060 0,020 0,000 -0,093

Погрешность ^ - Qср)/ Qср 2,0% 6,3% 3,4% -0,8% -3,7%

-14,0% -8,8% -3,4% 6,5% -2,7%

12,0% 2,5% 0,0% -5,7% 6,4%

УТВЕРЖДЕНО Директор 000«Р0СИНТЕЛХИМ» Торопов Л.А.

АКТ

о внедрении (использования) результатов кандидат

работы Мохова Александра Алексеевича Комиссия в составе:

председатель комиссии: Торопов Лев Алексеевич

ертационнои

Члены комиссии:

к.т.н., доцент Иванов Алексей Генрихович; к.т.н., доцент Дерюшев Иван Александрович; аспирант Мохов Александр Алексеевич.

Настоящий акт составлен о том, что результаты диссертационной работы «Машина для подготовки компоста с дистанционным управлением» представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, использованы в проектной деятельности компании по научным исследованиям и разработкам в области естественных и технических наук ООО «РОСИНТЕЛХИМ».

Результаты исследования позволяют формировать технические параметры и режимы работы машины. Результаты диссертационной работы использовались для формирования технического задания на изготовление машины для подготовки компоста с дистанционным управлением.

Председатель комиссии: Члены комиссии:

/Торопов Л.А./ /Иванов А.Г./ /Дерюшев И.А./ /Мохов А.А./

Ill СТЕПЕНИ

награждается

Мо%рв Яле^сандр Яле^сеевич

аспирант 'Кщва^ой государственной сельскохозяйственной академии-

молодыхученых выс шипуче бных заведений 'Минселъхрза (России

в номинации «Технические науки»

(Duperqnop (департамента uayuito-технологической политики и - Y

образования сМинселъхрза/(Рбссии Ш ;

Москва 20Ж ■ /

■щепкр

призер (Всероссийского конкурса на лучшую

научную работу среди студентов, аспирантов и