нуруллин эльмас габбасович биография
Нуруллин Эльмас Габбасович
Кафедра: Машины и оборудования в агробизнесе.
Занимаемая должность: Профессор.
Преподаваемые дисциплины: аспирантам – «Методы исследований и испытания сельскохозяйственных машин и оборудования», «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», «Электротехника и электротехнологии», «Нетрадиционная энергия»; магистрам – «Основы научных исследований», «Теория и расчет сельскохозяйственных машин», «Новая техника и технологии в растениеводстве», «Современное технологическое оборудование хранения и переработки сельскохозяйственной продукции», «Цифровые технологии и роботы в АПК», «Роботизация сельскохозяйственного производства».
Ученая степень: Доктор технических наук (2005 г.).
Специальность: Технологии и средства механизации в сельском хозяйстве.
Ученое звание: Профессор (2009 г.).
Направление подготовки и (или) специальности, квалификация: Механизация сельского хозяйства, инженер-механик.
Профессиональная переподготовка и повышение квалификации за 2016-2020 г.г.:
1. 23.01.2017 – 07.06.2017, ФГБОУ ВО Казанский ГАУ, программа: «Педагог профессионального обучения, профессионального образования и дополнительного профессионального образования», 1080 ч., регистрационный номер – 224.
2. 01.11.2018 – 14.12.2018, ФГБОУ ВО КГЭУ, программа: «Менеджмент организации», 260 ч., регистрационный номер – IDPO 555.
1. 10.12.2020 – 23.12.2020, в Приволжском межрегиональном центре повышения квалификации и переподготовки работников образования Института психологии и образования ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский федеральный университет», программа: «Инновационные подходы к реализации программ дополнительного профессионального образования с использованием инструментов онлайн и офлайн образования», 72 ч., регистрационный номер – УПК-20-070179/2020.
2. 12.06.2020 – 28.06.2020, ФГБОУ ВО Казанский ГАУ, программа: «Информационно-образовательные технологии в организации и обеспечении учебного процесса в соответствии с требованиями компетентностного подхода (с использованием системы «MOODLE»)», 72 ч., регистрационный номер – УПК 2898.
3. 02.12.2019 – 20.12.2019, Институт дополнительного профессионального образования ФГБОУ ВО «КНИТУ», программа: «Особенности реализации интегративного образовательного процесса для студентов-инвалидов и лиц с ограниченными возможностями здоровья», 72 часа. Документ о квалификации ПК № 219843, регистрационный номер: 19729.
4. 04.12.2019 – 16.12.2019, Институт дополнительного профессионального образования ФГБОУ ВО «КНИТУ», программа: «Применение информационно-коммуникационных технологий в учебном процессе и научных исследованиях», 72 часа. Документ о квалификации ПК № 219670, регистрационный номер: 19555.
5. 12.09.2019 – 13.09.2019, ФГБОУ ВО Казанский ГАУ, программа: «Противодействие коррупции в организациях, создаваемых для выполнения задач, поставленных перед федеральными государственными органами», 18 ч., регистрационный номер УПК-2270.
Стаж работы на 01.04.2021: общий – 34 года, педагогический – 30 лет.
Почетные звания, награды: Почётный работник сферы образования Российской Федерации (2020 г.), Заслуженный работник сельского хозяйства Республики Татарстан (2008 г.), Медаль «В память 1000-летия Казани» (2005 г.), Благодарность Президента РТ (2015 г.), Благодарность Министерства сельского хозяйства Российской Федерации (2018 г.), Благодарственное письмо Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан (2015 г.), Почетная грамота Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан (2006 г.), Почетная грамота Федерации профсоюзов Республики Татарстан (2015 г.), Почетная грамота города Казани (2000 г.), Грамота Алькеевского муниципального района (2014 г.), Благодарственное письмо Болгарского музея-заповедника (2013 г.).
Обладатель гранта программы «Алгарыш» РТ (2008). Победитель конкурсов «50 лучших инновационных идей для РТ» в номинациях: «Старт инноваций» (2008), «Старт 1» (2012), «Инновации в высшем образовании» (2015), «Старт 2» (2016, 2017).
Результаты учебно-методической работы за 2016–2020 гг.:
1. Нуруллин Э.Г. Новые технологии и машины для предпосевной подготовки семян. Учебное пособие. Казань: Казанский ГАУ, 2018. 104 с.
2. Нуруллин Э. Г. Основы научных исследований. Учебное пособие. Казань: Казанский ГАУ, 2017. 108 с.
3. Нуруллин Э.Г. Новые технологии и машины для послеуборочной обработки зерна. Учебное пособие. Казань: Казанский ГАУ, 2016. 96 с.
Научное направление: Ресурсоберегающие технологии и техника.
Количество опубликованных научных работ, рекомендаций для производства и патентов: 224, в т.ч. 6 монографий, 4 рекомендации для производства, 22 патента.
Основные научные работы за 2016–2020 г.г.:
Статьи в изданиях, рецензируемых ВАК Российской Федерации и Scopus:
1. Нуруллин Э.Г., Зайнутдинов И.Р. Методика расчёта пневмосистемы загрузочного устройства протравливателя семян зерновых культур// Компрессорная техника и пневматика. 2019. № 2. С. 33-37.
2. Нуруллин Э. Г. Основные направления совершенствования машин для предпосевной обработки семян // Журнал техника и оборудование для села. 2018. № 3 (249). С. 13-15.
3. Нуруллин Э.Г., Гарипова А.Н. Пневмомеханический пылеочиститель для протравливателей семян зерновых культур // Вестник Казан. технол. ун-та. 2017. Т. 20, № 10. С. 138-141.
4. Нуруллин Э.Г. Предпосевная подготовка семян по новой технологии // Вестник Казан. технол. ун-та. 2016. Т.19, № 16.С. 28-30.
Результаты научной работы за 2016–2020 гг.:
1. Выполнены финансируемые из бюджетных и внебюджетных источников научные исследования и НИОКР в объеме 750 тыс. рублей.
2. Опубликованы 72 научных статей, в том числе, 3 статьи в изданиях Scopus и Web of science, 4 статей в изданиях ВАК Российской Федерации, включенные в РИНЦ – 27, из них в ядро РИНЦ – 5, 4 патента на изобретения и полезные модели.
3. Созданы и прошли производственные испытания 3 типа новых протравливателей семян зерновых культур пневмомеханического типа, один из которых внедрен в производство. Созданы и прошли лабораторные испытания пневмозагрузочное и пневмозагрузочно-пылеотделительное устройства для протравочных машин, которые могут быть адаптированы для вновь созданных и существующих серийных протравливателей семян зерновых культур.
4. Результаты научных исследований и опытно-конструкторских работ ежегодно представляются на международных, всероссийских, региональных, итоговых вузовских научных и научно-практических конференциях и симпозиумах выставках, конкурсах российского и регионального уровней, инвестиционно-венчурном фонде Республики Татарстан.
Аспирант Зайнутдинов И.Р.
– 3-е место в конкурсе аграрных вузов России «Лучшая инновационная работа в области механизации сельскохозяйственной техники», который проходил в рамках международной выставки «Агросалон» (г. Москва – 2018 г.).
– заявитель конкурса «Старт 1» ФСРМП (2020 г.).
Студент магистратуры Файзуллин Р.А.:
– победитель конкурса научных работ Академии Наук Республики Татарстан 2019 г.;
– победитель I этапа (г.Казань), Призёр II этапа (г. Ульяновск) и участник III этапа (г. Рязань) Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых учёных высших учебных заведений Минсельхоза России по номинации «Агроинженерия», 2019 г.;
– финалист молодежного научно-инновационного конкурса проектов в области цифровой экономики России «УМНИК-ИТМО» на базе Университета ИТМО (г. Санкт-Петербург) по направлению «Цифровые технологии», 2020 г.;
– участник конкурса международной выставки АГРОСАЛОН «Лучшая инновационная работа в области механизации сельскохозяйственной техники среди студентов сельскохозяйственных ВУЗов», г. Москва, 2018 г.;
– призёр (2 место) Всероссийской студенческой олимпиады «Передовые технологии в энергоснабжении» на базе ФГБОУ ВО «КГЭУ», 2019 г.;
– участник конкурса профессионального мастерства «Лучший по профессии» среди студентов аграрных специальностей в номинации «Лучший инженер-механик», 2019 г.
– участник Конкурса научно-исследовательских и научно-пракических работ на соискание именных стипендий Мэра г. Казани среди студентов и аспирантов (2020 г.).
– участник конкурса научных работ на стипендию Академии Наук Республики Татарстан на первый семестр 2021 г. (на рассмотрении);
– победитель (2021 г., 2018 г., 2017 г.) и призёр (2019 г., 2020 г.) региональных студенческих конференций.
6. Научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа по созданию пневмомеханического протравливателя семян зерновых культур стала победителем конкурса «50 лучших инновационных идей для Республики Татарстан» в номинации Старт 2 (2016) проводимых НКО «Инвестиционно-венчурный фонд Республики Татарстан», Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, Инновационным Технопарком «Идея».
7. Осуществляет личное руководство тремя аспирантами, шестью магистрантами.
8. Ежегодно осуществляет руководство НИРС, подтвержденная научными публикациями студентов (всего 37 публикаций в изданиях разного уровня в т.ч., включенные в РИНЦ – 20), участием в конкурсах, разработанными макетами, стендами, участием в финансируемых НИР. По результатам НИРС и руководства магистрантами ежегодно 4-5 человек защищают магистерские диссертации, 8-10 человек выпускные квалификационные бакалаврские работы. Большинство из них носят научно-исследовательский характер, некоторые результаты которых рекомендованы для внедрения в производство.
Плоды скромной и честной жизни
Уроженец деревни Татарская Тахтала Спасского района Габбас Мустафович Нуруллин (пусть земля ему будет пухом) много лет довольно успешно руководил совхозом «Актайский» Алькеевского района, позднее, после серьезной болезни, работал инженером районного управления сельского хозяйства и продовольствия. Его супруга, ныне находящаяся на заслуженном отдыхе Сюембика Сабировна, родом из деревни Абдул Салманы нашего района, внучка Зулькарнай хазрата из рода мурз. До выхода на пенсию работала оператором в отделении Сбербанка.
Супруги Нуруллины достойно вырастили и воспитали четверых детей, каждому помогли получить высшее образование. Их старший сын Эльмас, пойдя по отцовскому пути, с отличием окончил механический факультет Казанского сельскохозяйственного института, остальные дети – Фирдус, Миляуша и Алсу последовали примеру матери и избрали делом своей жизни экономику.
В настоящее время Эльмас Габбасович – профессор, доктор технических наук, заслуженный работник сельского хозяйства Республики Татарстан – работает в Казанском государственном аграрном университете, в котором и сам получил образование. Уже много лет он является деканом факультета механизации сельского хозяйства, заведующим кафедрой сельскохозяйственных машин этого учебного заведения.
Их второй сын Фирдус, окончивший экономический факультет сельскохозяйственного института, вначале выполнял обязанности главного экономиста в совхозе «Актайский», позднее, после вхождения этого хозяйства в состав ОАО «Красный Восток-Агро», возглавил отряд «Актайский». Сейчас у него свое дело.
Дочь Нуруллиных Миляуша, весьма успешно окончившая Казанский финансово-экономический институт, сейчас возглавляет казначейство Алькеевского района.
Их сестренка Алсу вначале выучилась в Казанском бухгалтерско-кредитном техникуме, потом окончила экономический факультет Казанского государственного аграрного университета. Сейчас работает бухгалтером в Тяжбердинском сельском поселении.
Вот уже и внуки Габбаса ага и Сюембики апа подросли и с головой окунулись в мир знаний. Дочь Эльмаса Габбасовича Эльнара отлично учится на пятом курсе института экономики Казанского государственного аграрного университета, получает стипендии Президента России и Президента Татарстана. Опубликовано пять ее научных трудов. Эльнару даже в Кембриджский университет Англии направляли для повышения образования.
Ее младший брат Эльнар, соблюдая традицию Нуруллиных, на «отлично» учится на третьем курсе факультета радио-электронных систем Казанского научно-исследовательского технического университета. Свободное время посвящает творчеству – песне, музыке. До поступления в высшие учебные заведения Эльнара и Эльнар успели успешно окончить музыкальную школу.
На редкость рано ставший доктором технических наук, Эльмас Габбасович вносит большой вклад в обучение молодого поколения. Около 120 студентов под его руководством защитили дипломные работы (большинство из них сейчас трудятся в сельскохозяйственной отрасли), двое стали кандидатами наук. Кроме того, об успехах нашего земляка свидетельствуют опубликованные в научных изданиях десятки материалов и другие заслуги. В общем, каждый из Нуруллиных старательно работает и много учится, не страшась трудностей.
– Скорее всего, тяга к знаниям нам передалась от матери, – считает Эльмас Габбасович. – В пору нашего детства она выписывала и читала газеты «Татарстан яшьлэре», «Социалистик Татарстан», журналы «Азат хатын», «Казан утлары» и многие другие издания.
Дети Габбаса Мустафовича и Сюембики Сабировны очень благодарны родителям за то, что с малых лет воспитывали их трудом. Старший Эльмас, например, еще в годы учебы в школе начал работать помощником комбайнера. Начиная с 5 класса, ежедневно ходил пешком на занятия в село Антоновка, что в пяти километрах от их деревни. Словом, с детства привык преодолевать трудности. В годы учебы в сельскохозяйственном институте после первого курса с наступлением каникул он в составе механизированного отряда студентов занимал место за штурвалом комбайна и обмолачивал хлеб в родном краю, а после второго курса работал на полях Верхне-Услонского района. После окончания вуза успел и в армии отслужить (в Амурской области). А когда учился в аспирантуре, построил себе дом, в котором и сейчас живет с семьей.
Что и говорить, отличный пример для сегодняшней молодежи, привыкшей жить на доходы родителей. Сейчас в нашем обществе полным-полно молодых людей, которые и себя прокормить не могут. Где уж им до 30 лет защитить диссертацию, своими силами построить дом, дать жизнь трем детям и воспитывать их!
На примере Нуруллиных видно, что судьба человека во многом зависит от воспитания в семье. Занимавший пост директора крупного совхоза, Габбас ага Нуруллин и его супруга Сюембика апа, в отличие от семей многих директоров совхозов, председателей колхозов, жили очень скромно, лишь на свой доход и детей воспитали в таком же духе.
автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему: Разработка основ теории и машин пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур
Автореферат диссертации по теме «Разработка основ теории и машин пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур»
На правах рукописи
НУРУЛЛИН ЭЛЬМАС ГАББАСОВИЧ
РАЗРАБОТКА ОСНОВ ТЕОРИИ И МАШИН ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ШЕЛУШЕНИЯ ЗЕРНА КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Казанская государственная сельскохозяйственная академия»
Защита состоится 23 сентября 2005 года в 12.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.035 02 при ФГОУ ВПО «Казанская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 420011, г. Казань, Учебный городок КГСХА, УЛК ФМСХ, аудитория 213.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Казанская государственная сельскохозяйственная академия» (УЛК ФМСХ, читальный зал)
Автореферат разослан « Л/» Мею 111 ¿1 2005 г.
доктор технических наук, профессор Сычугов Николай Павлович;
— доктор технических наук, профессор Смелик Виктор Александрович;
— доктор технических наук, профессор Рудаков Александр Иванович
исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого Рос-сельхозакадемии
доктор технических наук, профессор
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Главной задачей агропромышленного комплекса является обеспечение населения в достаточном количестве качественными продуктами питания. Продукты, полученные при переработке зерна крупяных культур, характеризуются повышенным содержанием белка и жира, высокими вкусовыми качествами, питательностью, хорошей перевариваемостью.
Основными недостатками существующих конструкций являются: необходимость использования дополнительного технологического оборудования для сортирования зерна перед поступлением в шелушильную машину и сепарации продуктов шелушения, невозможность получения высоких значений показателей технологической эффективности за однократный оборот продукта через шелушильную машину. Указанные недостатки снижают производительность и приводят к повышению энерго- и металлоемкости процесса.
В связи с выше изложенным, проблема научного обоснования и создания новых машин для шелушения, обеспечивающих высокие показатели технологической эффективности при низких рессурсо-энергозатратах является актуальной, имеющей важное народнохозяйственное значение.
Исследования проводились в соответствии с пятилетними планами НИР Казанской ГСХА 1990-2004 г.г.. Работа входила в план научных исследований по общесоюзной комплексной научно-технической программе 0.СХ.103.01 (номер государственной регистрации 01813000770). С 2000 года исследования проводились в соответствии с программой «Разработать системы технологизации и инженерно-технического обеспечения агропромышленного производства как основы стабилизации АПК субъектов РФ Северо-Кавказского, Приволжского и Уральского федеральных округов». Работа зарегестрирована ВНТИЦ (регистрационный номер 01.20.03 01955).
Объект исследований. Процесс пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур, экспериментальные образцы новых шелушителей пневмомеханического типа.
Предмет исследований. Закономерности взаимодействия зерна крупяных культур с рабочими органами пневмомеханических шелушителей, зависимости количественных и качественных показателей их работы от конструктивно-технологических параметров.
Целью работы является разработка теоретических основ и создание новых машин пневмомеханического шелушения, обеспечивающих повышение эффективности переработки зерна крупяных культур, изготовление, исследование и внедрение их в сельскохозяйственное производство.
Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:
РОС НАЦИОНАЛЬНА» БИБЛИОТЕКА
— систематизировать объекты процесса шелушения зерна крупяных культур и научно обосновать конструктивно-технологические схемы новых шелушильных машин пневмомеханического типа;
— разработать научно-обоснованную модель зерна крупяных культур как предмет шелушения, опирающегося на анатомическое строение и физико-механические свойства зерна, а также позволяющего описывать его количественные и качественные изменения при взаимодействии с рабочими органами шелушильных машин;
— разработать теоретические основы, исследовать динамические факторы и энергетические показатели процесса пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур;
— исследовать процессы взаимодействия зерна с рабочими органами новых шелушителей и установить теоретические и экспериментальные закономерности, позволяющие обосновать их основные конструктивно-технологические параметры;
— изготовить и исследовать пневмомеханические шелушители в производственных условиях и определить их технологические, энергетические и технико-экономические показатели.
Методика исследований. Теоретические исследования базируются на основополагающих законах земледельческой механики, теории упругости, теории оболочек, механики разрушения, теории удара, механики газов. В работе использованы методы механико-математического и компьютерного моделирования.
Экспериментальные исследования проводились по общеизвестным и частным методикам с использованием теории планирования экспериментов, на разработанных и стандартных измерительных приборах, а также лабораторных и ла-бораторно-производственных установках.
Научная новизна исследований заключается в установлении общих закономерностей процесса шелушения зерна крупяных культур как тела, состоящего из шарообразной ядрицы и сферической оболочки, а также в разработке теории, методов расчета, конструкций шелушителей нового поколения пневмомеханического типа, что подтверждается:
— установленными теоретическими и экспериментальными закономерностями, описывающими процессы деформации, разрушения и отделения оболочки от ядрицы при статических и динамических силовых воздействиях, а также энергетические показатели процесса пневмомеханического шелушения;
— разработанными конструкциями шелушителей пневмомеханического типа с горизонтальной и вертикальной рабочими камерами (патенты РФ №2196000, №2247604);
— полученными теоретическими зависимостями, описывающими процесс взаимодействия зерна с рабочими органами новых пневмомеханических шелушителей;
— полученными математическими зависимостями, позволяющими обосновать основные конструктивно-технологические параметры новых пневмомеханических шелушителей;
— установленными закономерностями изменения качественных и количественных показателей работы пневмомеханических шелушителей в-зависимости от их конструктивно-технологических параметров и физико-механических свойств зерна.
Достоверность исследований подтверждается параметрами математической статистики, совпадением в допустимых пределах результатов лаборатор-но-производственных экспериментальных исследований и теоретических зависимостей, внедренными установками, а также широкой апробацией результатов исследований в печати, на научно-практических конференциях и выставках.
Практическая ценность работы и реализации ее результатов. Использование новых пневмомеханических шелушителей обеспечивает реализацию ресур-со-энергосберегающих, экологичных технологий переработки зерна крупяных культур в крупу непосредственно в условиях сельскохозяйственного производства. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы научно-исследовательскими и конструкторскими организациями при разработке новых конструкций машин для шелушения зерна крупяных культур, а также при эксплуатации разработанных пневмомеханических шелушителей в производственных условиях.
Пневмомеханический шелушитель с горизонтальной рабочей камерой внедрен в технологическую линию зерноочистительно-сушильного комплекса совхоза «Актайский» Алькеевского района РТ. Пневмомеханические шелушители с вертикальными рабочими камерами внедрены в технологические линии переработки зерна ООО «Каргопольской» Алькеевского района и ООО «Сабинский завод зернопродуктов» РТ. Разработанные пневмомеханические шелушители рекомендованы к внедрению на предприятиях агропромышленного комплекса Республики Татарстан. Рекомендации и техническая документация на пневмомеханические шелушители внедрены в проектные разработки ряда предприятий Республики Татарстан и других регионов Российской Федерации. Результаты исследований внедрены в учебные процессы агроинженерных специальностей сельскохозяйственных вузов Российской Федерации.
Апробация. Основные результаты исследований по теме работы обсуждены и одобрены на научных конференциях в Казанской государственной сельскохозяйственной академии (1991-2004 г.г.), Самарской ГСХА (1999 г), Вятской ГСХА (г. Киров 2001, 2002 г.г.), Межрегиональных научно-практических конференциях (г. Чебоксары 2001 г., г Ижевск 2002 г.), Международных научно-практических конференциях «Автомобиль и техносфера» (г. Казань, 2001, 2003 г.г.), Международной научно-практической конференции по проблемам научного обеспечения производства послеуборочной обработки, хранения и переработки зерна и других продуктов растениеводства (Республика Казахстан, г. Астана, 2001 г.), Международной конференции по проблемам механизации сельского хозяйства (г. Казань, 2002 г.), Всероссийских научно-практических конференциях по проблемам экологии (г. Казань 2000, 2002 г.), 9 Международном симпозиуме по проблемам экологии в растениеводстве (г. Варшава, 2002 г.), XI Международном симпозиуме по машинному доению и переработке молока (г. Казань, 2003 г.), Международной научной конференции по проблемам интенсификации производства сельскохо-
зяйственной продукции (г. Варшава, 2003 г.), Межрегиональном симпозиуме по проблемам энергосбережения (г. Казань, 2003), Международной научной конференции по теории механизмов и машин, 2-ой Международной научно-практической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве» (г. Москва, ВИМ, 2003 г.), научно-техническом совете Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан (г. Казань, 2004 г.), научном совете по механизации сельского хозяйства Академии наук Республики Татарстан ( г. Казань, 2004 г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в рекомендуемых ВАК РФ журналах, монографии (12,15 пл.), брошюре (3,2 пл.), в материалах международных, межрегиональных конференций и симпозиумов и других изданиях, в том числе 3 статьи за рубежом. Получены два патента (№2196000, №2247604), одно свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ (№2004610886). Всего по теме диссертации опубликовано 57 работ.
На защиту выносятся следующие основные положения:
— классификационные схемы объектов процесса шелушения зерна крупяных культур;
— общие закономерности процесса пневмомеханического шелушения;
— теория и методы расчета пневмомеханических шелушителей;
— конструктивно-технологические схемы шелушителей пневмомеханического типа;
— результаты производственных испытаний, технико-экономические и энергетические показатели функционирования разработанных пневмомеханических шелушителей.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6-ти разделов, общих выводов, библиографического списка и приложений. Общий объем диссертации 391 страниц, который содержит 24 таблицы, 70 рисунков. Библиографический список включает 289 наименований, в том числе 36 на иностранных языках.
Во введении обоснована актуальность проблемы, определены цель и задачи исследований, сформулирована научная новизна, изложены теоретическая и практическая значимость работы, отражены вопросы апробации.
В первом разделе «Анализ состояния проблемы шелушения зерна крупяных культур и обоснование задач исследований» дается анализ конструктивно-технологических схем машин для шелушения и основные направления их разви-
тия. Приводится аналитический обзор работ по исследованию машин для шелушения и изучению анатомических, физико-механических и технологических свойств зерна крупяных культур с позиции шелушения.
Развитию исследований в области изучения анатомического строения, физико-механических и технологических свойств зерна крупяных культур большой вклад внесли Г.А. Егоров, Е.П. Козьмина, A.C. Гинзбург, М.Е. Гинзбург, Е.Н, Гринберг, Я.М. Жислин, Е.Д. Казаков, И.С. Коваленко, Е.М. Мельников, И.Т. Мерко, А.Я. Соколов, И.В. Фесенко, П.Л. Шумилин, O.A. Соколов, В.Л.Кретович, Я.Н. Куприц, Л.Я. Ауэрман, З.Ф. Аниканова, П.А. Кузьмин, Л.Н. Любарский, A.B. Лыков и многие их ученики и последователи.
В развитие исследований подготовки зерна к переработке большой вклад внесли В.В. Гортинский, A.M. Дзядзио, Е.С. Гончаров, P.P. Вайсман, И.Я. Грубиян, A.B. Демский, А.Я. Соколов, Л.А. Трисвятский, В.А. Бутковский, Я.М. Жислин, В.М. Цециковский Л.П. Мачихина, A.B. Авдеев, В.И. Анискин, Н.П. Сычугов, А.Н. Зюлин, В.М. Дринча, А.И. Бурков, И.Е. Идельчик и многие другие, в трудах которых решались как общие, так и частные вопросы теории и расчета рабочих органов зерноочистительных и других машин для послеуборочной обработки и подготовки зерна к переработке, проблемы повышения их производительности, технологической эффективности и снижения энергоемкости, оптимизации параметров рабочих органов и т.д. Большой интерес для решения задач рационального построения технологических процессов подготовки зерна к переработке путем математического моделирования представляют работы Н.В. Остап-чука.
Исследования закономерностей влияния физико-механических и технологических свойств зерна крупяных культур на конструктивно-технологические схемы шелушильных машин и на режимы их работы отражены в публикациях И.Н. Коваленко, В.Д. Калининского, В.Л. Злачевского.
Неоценимый вклад в развитие исследований шелушильных машин внесли Я.М. Жислин, E.H. Гринберг, М.Е. Гинзбург, А.Я. Соколов, Е.М. Мельников, И.Р. Дударев, А.Ю. Шаззо, В.П. Зайцев, Б.Н. Гойхенберг, А.Я. Тертель, П.С. Тарасов, Е.В. Семенов, В.Н. Карамзин, Л.А. Глебов, В.В. Гусев, а также многие их ученики и последователи.
Выполненный аналитический обзор исследований процесса шелушения зерна крупяных культур, конструкций отечественных и зарубежных шелушителей и их рабочих органов позволяет сделать следующие выводы:
— выявлены пути изменения показателей технологической эффективности процесса шелушения и качества продукции в зависимости от анатомического строения, физико-механических и технологических свойств зерна, конструктивных и технологических параметров машин для шелушения;
— установлено, что нет общепринятой модели предмета шелушения, описывающей анатомическое строение, физико-механические и реологические свойства зерна крупяных культур;
— перспективным направлением повышения эффективности процесса шелушения зерна крупяных культур следует считать создание шелушильных машин, основанных на комплексных способах воздействия на зерно, которые требуют
разработки теории перспективных способов шелушения и исследование новых машин как в теоретическом, так и в экспериментальном плане.
Анализ существующих технологий и конструктивно-технологических схем машин для шелушения, изучение состояния исследований в этой области показали, что одним из путей решения данной проблемы является разработка и использование шелушителей нового поколения пневмомеханического типа, основанных на комплексном воздействии на зерно.
В связи изложенным выше были сформулированы задачи исследований, которые приведены во введении (с. 3 и 4).
Во втором разделе «Классификация объектов процесса шелушения зерна крупяных культур и разработка новых шелушителей пневмомеханического типа» приведены классификационные схемы путей интенсификации переработки зерна крупяных культур, позволяющих определить основные направления совершенствования технологических схем и технических средств для их шелушения. Составлена классификационная схема факторов определяющих эффективность процесса шелушения, на основе которой установлена структурная связь влияния показателей качества перерабатываемого продукта и конструктивно-технологических схем шелушителей на показатели эффективности процесса шелушения. Разработаны классификации способов и машин для шелушения, которые в совокупности с предыдущими классификациями позволяют определить перспективные направления развития конструктивно-технологических схем шелушителей зерна крупяных культур нового типа (рисунок 1).
ае X 5 *§ II V 8 X о
На основе разработанных классификаций выполнен структурно-морфологический анализ конструктивно-технологических схем существующих и перспективных вариантов шелушителей, что позволило разработать функциональную и конструктивно-технологические схемы шелушителей нового поколения пневмомеханического типа (рисунок 2).
Лопастное колесо вен-тилжтора
Прием, разгон, подача • шелушильную камеру зерна и создание воздушного потока
Шелушильная к мера
Отделение оболочек э« счет удар« с
посменной рабочей поверхности и воздействия воздушного потока
Отделение мучки, лузги, крупной пыли
Крупа- Крупа» Кор- Нскор-
ядрица продел моаме мовые
В третьем разделе «Разработка теории процесса пневмомеханического шелушения» приводятся основные теоретические положения пневмомеханического шелушения, включающие структурную модель зерна крупяных культур как предмет шелушения (рисунок 3), теоретические закономерности разрушения и отделения оболочки от ядрицы при их силовом воздействии с рабочими поверхностями, теоретические зависимости разрушительных сил, энергии и скорости удара оболочки и ядрицы предмета шелушения от физико-механических свойств зерна, геометрических параметров и прочностных характеристик рабочей поверхности. Рассмотрены также основы динамики и энергетические показатели процесса пневмомеханического шелушения.
При теоретических исследованиях шелушение рассматривается как деформация оболочки до критического напряженного состояния и ее разрушение с отделением от ядрицы. Схема напряжений на оболочке предмета шелушения при силовом воздействии представлена на рисунке 4.
Геометрические мр* метры
Эиергая. полмдеикая к
Эисрпи. ппиглгш ■фСиасту шелушен
Структурность (црнш ■*• абютц)
Кашстмяиос и химии шимс состомчс арсамет* оюишии
Дсформквм а разрушаемое»
Максимальное значение деформирующей силы оболочки для нашего случая получено в следующем виде:
где к„- коэффициент пропорциональности,
Коэффициент ка, зависит от прочностных характеристик плодовой оболочки предмета шелушения и материала рабочей поверхности, а также кривизны их поверхности в зоне контакта при этом
В процессе ударного взаимодействия зерна с основной рабочей поверхностью полная энергия равна сумме кинетической энергии деформирующейся части предмета шелушения 2А2) и потенциальной энергии упругих дефор-
маций 7 J. Используя закон сохранения энергии, а также учитывая, что максимальное значение деформации будет тогда, когда относительная скорость деформации обращается в нуль, получено выражение для определения максимального значения деформирующей силы в следующем виде:
где —скорость удара в начале столкновения, м/с; т 3- масса Зерна, кг;
Основными геометрическими параметрами лопаток ротора бросковых вентиляторов шелушителей пневмомеханического типа являются угол наклона, ширина и форма лопатки. Эти параметры при постоянной частоте вращения ротора влияют на производительность и величину теоретического напора (полного давления), создаваемого вентилятором.
Получена зависимость полного теоретического давления, создаваемого бро-сковым вентилятором от указанных параметров при постоянной частоте вращения ротора
Математическая зависимость для расчета частоты вращения лопаточного колеса броскового вентилятора я получена в следующем виде:
Для использования формулы (20) в практических целях необходимо найти значение функции ку(а). При заданном значении коэффициента трения / функция ку (а) зависит только от отношения внутреннего и внешнего радиусов лопатки. При /=0,37 (зерно гречихи-сталь) зависимость угла а от г0/г может быть приближенно (с точностью до ае=±0,8) аппроксимирована формулой:
Используя формулу (21) с помощью математического программного пакета Matlab построена графическая зависимость функции ку(а) от отношения радиусов г0/г для зерна гречихи (рисунок 5).
Как видно из графика, функция ку(а) имеет отчетливо выраженный экстремум при га[г =0,1.
Следовательно, можно утверждать, что значение экстремума ьДа)=0,36 является ре-Мв> шеиием данной функции ку<а) при заданном
значении коэффициента трения / и при соотношении г0/г = 0,1. Тогда после подстановки ку (а)=0,36 и теоретических значений
скорости удара, рассчитанных по формулам (6) и (11), получены значения частоты вращения ротора при различных значениях его радиуса. По результатам выполненных расчетов построены графические зависимости частоты вращения ротора броскового вентилятора от его радиуса при различных значениях скорости срыва порции зерна с поверхности лопатки (рисунок 6).
ниях высоты нагнетательного патрубка
В результате теоретических исследований получена математическая зависимость секундной подачи зерна от основных конструктивных и технологических параметров броскового вентилятора.
секундная подача зерна, кг/с; т1000- масса тысячи зерен, гр.;
эквивапентный диаметр зерна, м.
Полученная зависимость позволила рассчитать массу порции зерна, которую необходимо подать на лопаточное колесо при заданных значениях его радиуса и частоты вращения, при которых обеспечивается необходимое силовое воздействие на зерновку и исключения скопления зерна на рабочих поверхностях шелушильной камеры. По результатам расчетов построены соответствующие графические зависимости (рисунок 9).
Полученная графическая зависимость может быть использована в качестве расчетной программы при проектировании пневмомеханических шелушителей.
В результате теоретических исследований движения зерна в горизонтальной шелушильной камере получено выражение для описания траектории движения зерна по рабочей поверхности шелушильной камеры в следующем виде:
Полученная теоретическая зависимость позволяет рассчитать основные конструктивные параметры шелушильной камеры горизонтального исполнения.
В результате теоретических исследований процесса перемещения зерна по винтообразной дополнительной рабочей поверхности шелушильной камеры вертикального исполнения определены условия движения зернового слоя с равномерным распределением по рабочей поверхности без скоплений и получены математические зависимости для расчета скорости движения зерна (■?,), а также энергии шелушения в рабочем канале (Этш ).
Рисунок 11 Схема сил, действующих на зерно при движении по винтовой линии
Для упрощения расчетов соединительных параметров шелушильной камеры
С учетом выше изложенного, математическая зависимость (26) запишется в следующем виде:
С целью определения комплексного влияния влажности зерна, конструктивных параметров и режимов работы шелушителей пневмомеханического типа на технологическую эффективность шелушения проводились эксперименты в лабо-раторно-производственных условиях на специально изготовленной установке методом теории математического планирования эксперимента. В результате выполненных исследований получены следующие модели регрессии:
Эти уравнения позволяют получать значения основных показателей технологической эффективности шелушения при любых значениях частоты вращения лопаточного колеса, секундной подачи и влажности зерна. По полученным уравнениям при влажности 9 % на компьютере построена графическая зависимость (рисунок 17).
Как видно из рисунка 17, выпуклая область, а следовательно, и наиболее высокая эффективность процесса, имеет место при частоте вращения от 1000 до 1300 мин и секундной подаче в пределах 0,5. 0,7 кг/с. Полученные математические модели и графические зависимости адекватно отражают ход протекания рабочего процесса и согласовываются с теоретическими и экспериментальными исследованиями, выполненными в лабораторных условиях.
Разработанные рекомендации и конструкторская документация на пять типов машин внедрены в проектные работы семи организаций в Российской Федерации. Изготовлены и внедрены в производство три типа пневмомеханических • шелушителей в сельскохозяйственных предприятиях Республики Татарстан. Общий годовой экономический эффект от внедрения пневмомеханических шелушителей составил 516 тыс. руб. (в ценах 2004 г.). Результаты исследований внедрены в учебные процессы агроинженерных специальностей сельскохозяйственных вузов Российской Федерации.
1. По результатам анализа технологий, конструкций машин, теоретических и экспериментальных исследований шелушения зерна крупяных культур составлены классификационные схемы объектов процесса шелушения, на основе которых научно обоснованы и разработаны пневмомеханический способ шелушения, функциональные и конструктивно-технологические схемы новых шелушильных машин пневмомеханического типа.
3. Исследованиями динамики процесса пневмомеханического шелушения выявлено, что основными факторами, обеспечивающими разрушение и отделение оболочки от ядрицы, являются ударное и послеударное взаимодействие зерна с рабочими поверхностями при одновременном воздействии воздушного потока. Получены теоретические закономерности, описывающие предельное напряженно-деформированное состояние оболочки и ядрицы предмета шелушения при статическом и динамическом воздействиях, на основе которых получены теоретиче-
5. В результате теоретических исследований процесса взаимодействия зерна с рабочими органами броскового вентилятора нового пневмомеханического ше-лушителя:
— установлено, что для обеспечения роста полного давления при увеличении расхода воздуха лопатки ротора броскового вентилятора должны иметь криволинейную форму (кривизна лопатки определяется по полярному уравнению окружности при значениях полярного угла (р = ж!6 и соотношении внутреннего радиуса г и внешнего радиуса г лопатки), выполнены с наклоном вперед по ходу вращения (конечный угол наклона ц/-(р = ж16, начальный угол наклона «/0 автор диссертации — доктора технических наук Нуруллин, Эльмас Габбасович
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ШЕЛУШЕНИЯ ЗЕРНА КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР И ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.
1.1 Анатомическое строение, физико-механические, технологические свойства зерна крупяных культур и анализ их исследований в связи с процессом шелушения.
1.2 Технологические основы переработки зерна в крупу и назначение шелушильных машин.
1.2.1 Основы технологии промышленной переработки зерна крупяных культур.
1.2.2 Переработка зерна крупяных культур в сельскохозяйственном производстве.
1.2.3 Технологическая эффективность процесса шелушения и показатели ее оценки.
1.3 Основные направления развития конструктивно-технологических схем машин для шелушения зерна крупяных культур.
1.4 Аналитический обзор теоретических исследований процесса шелушения зерна крупяных культур.
1.5 Постановка проблемы, цель и задачи исследований.
2 КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ПРОЦЕССА ШЕЛУШЕНИЯ
ЗЕРНА КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ШЕЛУШИТЕЛЕЙ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ТИПА.
2.1 Классификация способов интенсификации переработки зерна круп яных культур.
2.2 Классификация факторов определяющих технологическую эффективность процесса шелушения.
2.3 Классификация способов шелушения зерна крупяных культур.
2.4 Классификация машин для шелушения зерна крупяных культур.
2.5 Разработка конструктивно-технологических схем новых шелушителей пневмомеханического типа.
2.6 Выводы по второму разделу.
3 РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ ПРОЦЕССА
3.1 Физическая сущность процесса пневмомеханического шелушения.
3.2 Моделирование процесса пневмомеханическ ого шелушения.
3.2.1 Структурная модель зерна крупяных культур как предмет шелушения.
3.2.2 Моделирование процесса разрушения оболочки.
3.2.3 Моделирование процесса разрушения ядрицы.*.
3.3 Теоретическое обоснование скорости удара при пневмомеханическом шелушении.
3.4 Динамика процесса пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур.
3.5 Энергетические показатели процесса пневмомеханического шелушения.
3.6 Выводы по третьему разделу.
4 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
4.1 Обоснование параметров броскового вентилятора.
4.1.1 Теоретический анализ процесса взаимодействия зерна крупяных культур с рабочими поверхностями лопаток ротора бросковых вентиляторов пневмомеханических шелушителей.
4.1.2 Обоснование геометрических параметров лопаток ротора.
4.1.3 Обоснование частоты вращения лопаточного колеса.
4.1.4 Обоснование параметров кожуха броскового вентилятора. ф 4.1.5 Определение секундной подачи зерна бросковым вентилятором в рабочую зону.
4.2 Обоснование параметров шелушильной камеры.
4.2.1 Исследование движения зерна в горизонтальной шелушильной камере и обоснование ее параметров.
4.2.2 Моделирование процесса движения воздушно-зерновой смеси в вертикальной шелушильной камере.
4.2.3 Исследование процесса движения зерна в вертикальной шелушильной камере с дополнительным рабочим органом и обоснование ее параметров.
4.3 Обоснование параметров пневмосепаратора.
4.4 Выводы по четвертому разделу.
5 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.
5.1 Программа исследований.
5.2. Методика лабораторных экспериментальных исследований.
5.2.1. Обоснование выбора предмета шелушения и повторности опытов.
5.2.2. Методика определения физико-механических и технологических свойств зерна крупяных культур.
5.2.3. Методика и приборы исследования влияния влажности зерна и типа рабочей поверхности на величину деформирующей силы.
5.2.4 Методика определения прочностных характеристик и проверки теоретических закономерностей процессов деформации и разрушения оболочки и ядрицы зерна крупяных культур.
5.2.5. Методика и приборы для исследования влияния скорости взаимодействия на качество процесса пневмомеханического шелушения.
5.2.6 Методика и приборы для исследования зависимости энерги и разрушения структурных элементов зерна крупяных культур (оболочка, ядрица) от влажности.
5.3 Методика и оборудование для исследования влияния влажности зерна, конструктивных параметров и режимов работы шелушителей пневмомеханического типа на технологическую эффективность шелушения в лабораторно- производственных условиях.
5.3.1 Лабораторные установки, измерительная аппаратура, технология подготовки и проведения опытов.
5.3.2 Методика лабораторно-производственных экспериментальных исследований шелушителей пневмомеханического типа.
5.4 Методика оценки энергетических затрат и технико-экономической эффективности шелушителей пневмомеханического типа в производственных условиях.
5.5 Методика обработки результатов экспериментальных исследований.
5.6 Выводы по пятому разделу.
6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ
ПОЛОЖЕНИЙ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ
6.1 Экспериментальная проверка закономерностей процесса шелушения зерна крупяных культур (на примере зерна гречихи).
6.1.1 Определение модуля упругости оболочки и ядрицы зерна гречихи.
6.1.2 Экспериментальная проверка теоретических закономерностей процессов деформации и разрушения оболочки и ядрицы зерна крупяных культур.
6.2 Результаты исследования влияния влажности зерна и типа рабочей поверхности на величину разрушающего усилия.
6.2.1 Экспериментальное обоснование влажности зерна.
6.2.2 Обоснование типа рабочей поверхности.
Введение 2005 год, диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем, Нуруллин, Эльмас Габбасович
На современном этапе развития сельского хозяйства, характеризующимся глубоким реформированием и постоянным совершенствованием его структур на основе рыночных способов ведения производства, как никогда обостряется проблема возделывания конкурентоспособных, рентабельных видов сельскохозяйственных культур. К числу таких культур относятся и крупяные культуры, возделываемые, прежде всего, как сырье для получения различных видов крупяных изделий. Пищевые продукты, полученные при переработке крупяных культур, отличаются повышенным содержанием белка и жира, высокими вкусовыми качествами, питательностью, хорошей пе-ревариваемостыо [15, 42, 61, 83, 97, 102, 104, 186 и др.].
Кроме того, в процессе переработки зерна крупяных культур помимо основного продукта получают отходы которые могут быть использованы как кормовые добавки для животных, сырье для производства красителей и различных абсорбентов, а также как добавка к субстратам, используемым в зимних теплицах [84, 86, 125 и др.].
В связи с выше изложенным, проблема научного обоснования и создания новых машин для шелушения, обеспечивающих высокие показатели технологической эффективности при низких рессурсо-энергозатратах является актуальной, имеющей важное народнохозяйственное значение.
Одним из путей решения данной проблемы является разработка и создание шелушильных машин комбинированного типа, основанных на комплексных способах воздействия на объект переработки. Производственный опыт и анализ исследовательских работ свидетельствуют о том, что технические средства комбинированного типа имеют более высокую производительность и намного снижают энергоемкость технологического процесса.
Анализ существующих технологий и конструктивно-технологических схем машин для шелушения, их систематизация по различным признакам, изучение состояния исследований в этой области показали, что наиболее целесообразным путем повышения производительности, технологической эффективности, снижения энергоемкости, следует считать использование шелушителей нового поколения пневмомеханического типа, основанных на комплексном (аэродинамическом и ударно-инерционном) воздействии на предмет шелушения (зерно).
Целью работы является разработка теоретических основ и создание новых машин пневмомеханического шелушения, обеспечивающих повышение эффективности переработки зерна крупяных культур, изготовление, исследование и внедрение их в сельскохозяйственное производство.
Научная новизна исследований заключается в установлении общих закономерностей процесса шелушения зерна крупяных культур, как тела состоящего из шарообразной ядрицы и сферической оболочки, а также в разработке теории, методов расчета, конструкций шелушителей нового поколения пневмомеханического типа, что подтверждается:
— установленными теоретическими и экспериментальными закономерностями, описывающими процессы деформации, разрушения и отделения оболочки предмета шелушения от ядрицы при статических и динамических силовых воздействиях, а также энергетические показатели процесса пневмомеханического шелушения;
— разработанными конструкциями шелушителей пневмомеханического типа с горизонтальной и вертикальной рабочими камерами (патенты РФ №2196000, №2247604);
— полученными теоретическими зависимостями, описывающими процесс взаимодействия зерна с рабочими органами новых пневмомеханических шелушителей;
— полученными математическими зависимостями, позволяющими обосновать основные конструктивно-технологические параметры новых пневмомеханических шелушителей;
— установленными закономерностями изменения качественных и количественных показателей работы пневмомеханических шелушителей в зависимости от их конструктивно-технологических параметров и от физико-механических свойств зерна.
Использование новых пневмомеханических шелушителей обеспечивает реализацию ресурсо-энергосберегающих, экологичных технологий переработки зерна крупяных культур в крупу непосредственно в условиях сельскохозяйственного производства.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы научно-исследовательскими и конструкторскими организациями при разработке новых конструкций машин для шелушения зерна крупяных культур, а также при эксплуатации пневмомеханических шелушителей в производственных условиях.
Пневмомеханический шелушитель с горизонтальной рабочей камерой внедрен в технологическую линию зерноочистительно-сушильного комплекса совхоза «Актайский» Алькеевского района РТ. Пневмомеханические ше-лушители с вертикальными рабочими камерами внедрены в технологические линии переработки зерна ООО «Каргопольской» Алькеевского района РТ и ООО «Сабинский завод зернопродуктов» Сабинского района РТ.
Техническая документация на пневмомеханические шелушители с горизонтальной и вертикальной рабочими камерами, пневмомеханической горизонтальной камеры для очистки зерна и рекомендации внедрены в проектные работы ОАО КЗ «Россельмаш», ЗАО фирма «Марийагромаш», ОАО «Марийский машиностроительный завод», ПКБ ГУ Зонального НИИСХ Северо-Востока им. Рудницкого, ОАО «Казанский завод нестандартного оборудования», ОАО «Арскдизель», Чистопольского филиала ОАО «Элитные семена Татарстана».
Результаты разработок внедрены в учебные процессы агроинженерных специальностей сельскохозяйственных вузов Российской Федерации.
Основные результаты исследований по теме работы обсуждены и одобрены на научных конференциях в Казанской государственной сельскохозяйственной академии (1991-2004 г.г.), в Самарской ГСХА (1999 г), Вятской ГСХА (г. Киров 2001, 2002 г.г.), Межрегиональных научно-практических конференциях (г. Чебоксары 2001 г., г Ижевск 2002 г.), Международных научно-практических конференциях «Автомобиль и техносфера» (г. Казань, 2001, 2003 г.г.), Международной научно-практической конференции по проблемам научного обеспечения производства послеуборочной обработки, хранения и переработки зерна и других продуктов растениеводства (Республика Казахстан, г. Астана, 2001 г.), Международной конференции по проблемам механизации сельского хозяйства (г. Казань, 2002 г.), Всероссийских научно-практических конференциях по проблемам экологии (г. Казань 2000, 2002 г.), 9 Международном симпозиуме по проблемам экологии в растениеводстве (г. Варшава, 2002 г.), XI Международном симпозиуме по машинному доению и переработке молока (г. Казань, 2003 г.), Международной научной конференции по проблемам интенсификации производства сельскохозяйственной продукции (г. Варшава, 2003 г.), Межрегиональном симпозиуме по проблемам энергосбережения (г. Казань, 2003), Международной научной конференции по теории механизмов и машин, 2-ой Международной научно-практической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве» (г. Москва, ВИМ, 2003 г.), научно-техническом совете Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан (г. Казань, 2004 г.), научном совете по механизации сельского хозяйства Академии наук Республики Татарстан ( г. Казань, 2004 г.).
Основные положения диссертации опубликованы в рекомендуемых ВАК РФ журналах, монографии (12,15 пл.), брошюре (3,2 пл.), статьях, опубликованных в материалах международных, межрегиональных конференций и симпозиумов и других изданиях в том числе 3 статьи за рубежом. Получены два патента (№2196000, №2247604), одно свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ (№2004610886). Всего по теме диссертации опубликовано 57 работ.
В первом разделе «Анализ состояния проблемы шелушения зерна крупяных культур и обоснование задач исследований» аналитически рассмотрены технологии и технические средства для переработки зерна крупяных культур, дан анализ конструктивно-технологических схем машин для шелушения и основные направления их развития. Приводится аналитический обзор работ по исследованию машин для шелушения и изучению анатомических, физико-механических и технологических свойств зерна крупяных культур с позиции шелушения.
Во втором разделе «Классификация объектов процесса шелушения зерна крупяных культур и разработка новых шелушителей пневмомеханического типа» разработаны классификации способов интенсификации и факторов определяющих эффективность процесса шелушения, способов и машин для шелушения с включением новых шелушителей. Научно обоснованы и разработаны конструктивно-технологические схемы новых пневмомеханических шелушителей с горизонтальной и вертикальной рабочими камерами.
В третьем разделе «Разработка теории процесса пневмомеханического шелушения» приводятся основные теоретические положения пневмомеханического шелушения, которые включает физико-математическую модель зерна крупяных культур как предмет шелушения, теоретические зависимости разрушительных сил, энергии и скорости удара оболочки и ядрицы предмета шелушения при взаимодействии с рабочими органами от физико-механических свойств зерна, геометрических параметров и прочностных характеристик рабочей поверхности.
Здесь же рассмотрены основы динамики и энергетические показатели процесса пневмомеханического шелушения.
В четвертом разделе «Теоретическое обоснование параметров пневмомеханических шелушителей» теоретически описываются основные закономерности процессов взаимодействия зерна с новыми рабочими органами (бросковый вентилятор, шелушильная камера), обосновываются их конструктивно-технологические параметры и режимы работы пневмомеханических шелушителей с горизонтальной и вертикальной рабочими камерами.
В пятом разделе «Программа и методика исследований» изложены общая программа исследований, методика лабораторных и лабораторно-производственных экспериментальных исследований, методика энергетической и экономической оценки, а также методика обработки результатов опытов.
В шестом разделе «Экспериментальная проверка теоретических положений и оценка эффективности пневмомеханических шелушителей» представлены результаты экспериментальных исследований по проверке теоретических положений и влияния основных конструктивных и технологических параметров шелушителей пневмомеханического типа на показатели эффективности рабочего процесса в производственных условиях.
В выводах приводятся основные результаты исследований, выполненных в соответствии с поставленными задачами.
На защиту выносятся следующие основные положения
— классификационные схемы объектов процесса шелушения зерна крупяных культур;
— общие закономерности процесса пневмомеханического шелушения;
— теория и методы расчета пневмомеханических шелушителей;
— конструктивно-технологические схемы шелушителей пневмомеханического типа;
— результаты производственных испытаний, технико-экономические и энергетические показатели работы разработанных пневмомеханических шелушителей.
В диссертации представлены результаты проведенных автором теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в течении полутора десятка лет. В работе использованы некоторые материалы кандидатской диссертации, выполненной автором под руководством профессора Х.С Гай-нанова. В диссертационной работе использованы также материалы исследований, выполненных А.В. Дмитриевым и И.В. Маланичевым при личном участии и под руководством автора, по которым имеются совместные публикации.
Работа выполнена на кафедре сельскохозяйственных машин Казанской государственной сельскохозяйственной академии. Исследования проводились в соответствии с пятилетними планами НИР Казанской ГСХА 19902004 г.г. Работа входила в план научных исследований по общесоюзной комплексной научно-технической программе О.СХ. 103.01 (номер государственной регистрации 01813000770). С 2000 года исследования проводились в рамках координационной программы по проблеме «Разработать системы технологизации и инженерно-технического обеспечения агропромышленного производства как основы стабилизации АПК субъектов Российской Федерации Северо-Кавказского, Приволжского и Уральского федеральных округов» на 2001-2005 годы по теме №03.01 «Разработать зональные и региональные системы перспективных технологий и машин для механизации агропромышленного производства в условиях рыночной экономики». Работа зарегестрирована ВИТНЦ (регистрационный номер 01.20.03 01955).
Диссертационная работа состоит из введения, 6-ти разделов, общих выводов, библиографического списка и приложений, изложена на 391 страницах машинописного текста, содержит 24 таблиц, 70 рисунков. Библиографический список включает 289 наименований, в том числе 36 па иностранных языках.
Заключение диссертация на тему «Разработка основ теории и машин пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур»
1. По результатам анализа технологий, конструкций машин, теоретических и экспериментальных исследований шелушения зерна крупяных культур составлены классификационные схемы объектов процесса шелушения, на основе которых научно-обоснованы и разработаны пневмомеханический способ шелушения, функциональные и конструктивно-технологические схемы новых шелушильных машин пневмомеханического типа.
2. В результате изучения анатомического строения, физико-механических и технологических свойств зерна крупяных культур, а также анализа их исследований в связи с процессом шелушения, разработана структурная модель зерна крупяных культур как предмет шелушения, представляющего собой тело, состоящее из двух структурных элементов (шарообразной ядрицы и сферической оболочки), отличающихся прочностными характеристиками (модуль упругости, коэффициент Пуассона) и геометрическими параметрами. Разработанная модель положена в основу теоретических исследований процесса пневмомеханического шелушения и методов расчета новых пневмомеханических шелушителей.
3. Исследованиями динамики процесса пневмомеханического шелушения выявлено, что основными факторами, обеспечивающими разрушение и отделение оболочки от ядрицы являются ударное и послеударное взаимодействие зерна с рабочими поверхностями при одновременном воздействии воздушного потока. Получены теоретические закономерности, описывающие предельное напряженно-деформированное состояние оболочки и ядрицы предмета шелушения при статическом и динамическом воздействиях, на основе которых получены теоретические зависимости скорости разрушительного удара оболочки и ядрицы от их прочпостпых свойств, а также, геометрических параметров и типа рабочей поверхности. Полученные математические зависимости позволяют рассчитать пределы скорости удара, при которых происходит разрушение и отделение оболочки с сохранением цельности ядрицы для зерна всех крупяных культур. Установлено, что для зерна гречихи влажности 10-12 % оптимальная скорость ударного взаимодействия со стальной рабочей поверхностью составляет 20-30 м/с.
5. В результате теоретических исследований процесса взаимодействия зерна с рабочими органами броскового вентилятора нового пневмомеханического шелушителя: установлено, что для обеспечения роста полного давления при увеличении расхода воздуха, лопатки ротора броскового вентилятора должны иметь криволинейную форму (кривизна лопатки определяется по полярному уравнению окружности при значениях полярного угла (р = ж!6 и соотношении внутреннего радиуса г и внешнего радиуса г лопатки), выполнены с наклоном вперед по ходу вращения (конечный угол наклона ц/ =(р = ж/в, начальный угол наклона (//0(я76);
— получена теоретическая зависимость частоты вращения ротора от соотношения внутреннего и внешнего радиусов лопатки и скорости ударного взаимодействия зерна с рабочей поверхностью; установлено, что для коэффициента трения / = 0,37 (зерно гречихи-сталь) оптимальное соотношение /•„//• = 0,1; рассчитаны значения частоты вращения ротора в зависимости от внешнего радиуса при оптимальных значениях скорости ударного взаимодействия зерна с рабочей поверхностью, результаты которых использованы при изготовлении ротора и его привода; обосновано, что при r0 / г = 0,1 отношение ширины лопатки Вл к внешнему радиусу составляет 0,08
— выведены математические зависимости для расчета параметров кожуха броскового вентилятора и построены графические зависимости, которые использованы при изготовлении кожуха броскового вентилятора;
— установлено влияние секундной подачи зерна (q) в рабочую зону шелушителя на показатели технологической эффективности процесса шелушения, получена математическая зависимость, позволяющая рассчитать величину секундной подачи от радиуса и частоты вращения ротора и физико-механических свойств зерна (для зерна гречихи при п = 900. 1100 мин’1 и Г = 0,2 м оптимальное значение секундной подачи лежит в пределах 0,3.0,5 кг/с).
6. Получена теоретическая зависимость длины пути проскальзывания от: коэффициентов трения и парусности зерна, высоты нагнетательного патрубка броскового вентилятора (/?„), диаметра шелушильной камеры (ДД и поперечного (е) и продольного ( у ) углов их соединения. Максимальная длина пути проскальзывания зерна по рабочей поверхности шелушильной камеры имеет место при £ — 90°, у = 45°, hn Нуруллин, Эльмас Габбасович, диссертация по теме Технологии и средства механизации сельского хозяйства
1. Алексеев, Е.Л. Моделирование и оптимизация технологических процессов в пищевой промышленности /Е.А. Алексеев, В.Ф Пахомов М.: Агропромиздат, 1987.-272 с.
7. Баловнев, В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин /В.И. Баловнев. М.: Высшая школа, 1981.-334 с.
19. Василенко, П.М. Элементы методики математической обработки результатов экспериментальных исследований /П.М. Василенко, М.: Наука, 1985.-115 с.
21. Веников, В.А. Теория подобия и моделирования /В.А. Веников. М.: Высшая школа, 1976.-479 с.
22. Влияние гидротермической обработки шелушенного риса на биохимические свойства крупы /А.Ф. Шухнов, О.Ф. Сорочинская, И.В. Фадина и др.//Труды ВНИИЗ.- 1987.- Вып. 109. С. 81-86.
29. Гинзбург, М.Е. Технология крупяного производства /М.Е. Гинзбург. М.: Колос, 1981.-208 с.
31. Гортинский, В.В. Процессы сепарирования на зерноперерабатывающих предприятиях /В.В. Гортинский, А.Б. Демский, М.А. Борискин М.: 1980,-304 с.
33. ГОСТ 13586.2 81. Зерно. Методы определения содержания сорной, зерновой, особо учитываемой примеси, легких зерен и круппостей. М.: Изд-во стандартов, 1982.-23 с.
42. Гринберг, Е.Н. Производство крупы /Е.Н Гринберг. М.: Агропромиздат, 1986.- 174 с.
43. Гусев В.В. Математическая модель динамики вальцового станка. Труды ВНИИЗ. вып. 79.- 1974.-С. 166-173
44. Гухман, А.А. Введение в теорию подобия /А.А. Гухмаи. М.: Высшая школа, 1973.-392 с.
45. Двухфазные моно- и полидисперсные течения газа с частицами / JI.E. Стернин, Б.Н. Маслов, А.А. Шрайбер, А.М Подвысоцкий. М.: Машиностроение, 1980.-162 с.
51. Дмитриев, А.В. Определение уравнения кривой горизонтального сечения лопатки броскового вентилятора /А.В. Дмитриев, Э.Г. Нуруллин //Труды Казанской ГСХА/Казанская ГСХА. 2001.-Т. 70.-С. 136-139.
53. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта ( с основами статистической обработки результатов исследований). /Б.А. Доспехов. М.: Агропромиздат, 1985.-351 с.
57. Егоров, Г.А. Гидротермическая обработка зерна /Г.А. Егоров. М.: Колос, 1968.-96 с.
63. Жислин, Я.М. Исследование процесса аэродинамического шелушения зерна и создание аэрошелушильиой машины /Я.М. Жислин //Труды ВМИЭКИпродмаш.- 1970.-Вып. 21.-С.93-115.
64. Жислип, Я.М. Исследование процесса аэродинамического шелушения зерна и создание аэрошелушильной машины /Я.М. Жислин //Труды ВМИЭКИпродмаш. 1970.-Вып. 22.-С.65-75.
66. Завалишин, Ф.С. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства /Ф.С. Завалишин, М.Г. Мацнев М.: Колос, 1982.-231 с.
77. Казакова, Н.Е. Оценка технологического качества зерна методом факторного анализа/Н.Е. Казакова. М.: Колос, 1979.-214 с.
82. Коваленко, И.С. Влияние физико-механических свойств зерна гречихи и ядрицы на процесс разделения семян /И.С. Коваленко //Труды ВНИЭКИпродмаш. 1970.-Вып. 22.-С.76-85.
99. Мельников, Е.М. Основы крупяного производства /Е.М. Мельников. М.: Агропромиздат, 1989.- 173 с.
109. Михеев А.Г. Повышение эффективности под-ки и шелушения зерна гречихи па крупозаводах //Дисс. канд. техн. наук, 1987. С. 20-31, 66-72.
112. Налимов, В.В. Логическое основание планирования эксперимента /В.В. Налимов, Т.Н. Голикова. М.: Металлургия, 1980.- 152 с.
119. Нормы амортизации отчислений на тракторы, транспортные средства, мелиоративные машины, сельскохозяйственные машины и оборудование, используемое в сельском, водном и лесном хозяйстве и сроки их службы. М.: Колос, 1982.- 175 с.
120. Нуруллин, Э.Г. Актуальные проблемы переработки продукции растениеводства /Э.Г. Нуруллин //Юбилейный сб. науч. Трудов /Казанская ГСХА-Казань, 1997.-С. 199-205.
121. Нуруллин, Э.Г. Анализ возможности использования пневмомеханических шелушителей при производстве кормов для молочного скота /Э.Г. Нуруллин,
124. Нуруллин, Э.Г. К вопросу о шелушении зерна крупяных культур /Э.Г. Нуруллин //Инженерная наука сельскохозяйственному производству. Юбилейный сборник научных статей инженерного факультета. Вятская ГСХА, Киров, 2002.-С. 150-154.
126. Нуруллин, Э.Г. Математическое моделирование процесса пневмосепарации. /Э.Г. Нуруллин //Механизация технологических процессов в растениеводство и животноводстве /Сб. трудов молодых ученых /Казанская ГСХА Казань, 1996. С. 72-74.
136. Нуруллин, Э.Г. Определение оптимальной частоты вращения лопастного диска броскового вентилятора пневмомеханического шелушителя /Э.Г.
142. Нуруллин, Э.Г. Способы и машины для шелушения зерна (классификация, краткий анализ) //Э.Г. Нуруллин, А.В. Дмитриев. Казань: ЗАО «Альфа-Т», 2003.-50 с.
146. Нуруллин, Э.Г. Экологические аспекты переработки продукции растениеводства /Э.Г. Нуруллин //Материалы 4 республиканской научной конференции. Актуальные экологические проблемы РТ.-С. 177.
150. Обработка и хранение зерна /пер. с нем. A.M. Мазурицкого М.: Агропромиздат, 1985.-320 с.
161. Панфилов, В.А. Технологические линии пищевых производств (Теория технологического потока) /В.А. Панфилов. М., Пищевая промышленность 1993.- 186 с.
169. Правила организации и ведения технологического процесса на крупяных предприятиях. М.: ЦНИИТЭН Минзага СССР, 1981,- 143 с.
175. Самуль, В.И. Основы теории упругости и пластичности. Учебное пособие для инженерно-строительных специальностей вузов. /В.И. Самуль//-М.: Высшая школа, 1970.-285 с.
177. Седов, Л.И. Методы подобия и размерности в механике /Л.И. Седов. М.: Наука, 1977.-440 с.
186. Смелик, В.А. Пневматические распылители для фитосаннтарных работ /А.А. Смелик, И.З. Теплинский, А.В. Яблоков, В.А. Смелик. Ярославль. ЯГСХА, 2003.- 137 с.
193. Справочник по качеству зерна и продуктов его переработки. М.: Колос, 1971.-352 с.
196. Сычугов, Н.П. Влияние коэффициента живого сечения перегородки аэродинамического транспорта на производительность и удельный расход энергии /Н.П. Сычугов, Н.В Мельников //Механизация процессов производства семенного зерна /Киров, 1988. С. 64-70.
199. Сычугов Н.П. Механизация послеуборочной обработки зерна и семян трав. /Н.П. Сычугов, Ю.В. Сычугов, И.В. Исупов. Киров: ФГУИПП «Вятка», 2003.- 368 с.
202. Тарг, С.М. Краткий курс теоретической механики /С.М. Тарг. М.: Высш. шк, 1998.-416 с.
208. Трунов, В.А. К вопросу о гидравлической крупности зерновых материалов /В.А. Трунов, М.Д. Васкович. Труды ВНИИЭкПродМаш,-вып.43,-1975.-С.39-41.
213. Фесенко, Н.Ф. Селекция и семеноводство гречихи / Н.Ф. Фесенко. М.: Колос, 1983.- 191 с.
221. Черепанов, Г.П. Механика разрушения композиционных материалов /Г.П. Черепанов-М.: 1983.-640 с.
227. Attard Phil, Interaction and deformation of viscoelastic particles: Nonadhesive particles. Physical Review E, Vol 63, 061604. p. 70-75.
228. Baldini M., Vannozzi G.P., Cecconi F., Macchia M., Bonari E. & Benvenuti A. Genetic analysis of hullability in sunflower. Industr. Crops Prod., 1994, 3, p. 29-35.
229. Benz W., Asphaug E., Impact Simulation with Fracture: I. Methods and Tests. ICARUS, 1994. p. 98-107.
231. Brach, Raymond M., Mechanical Impact Dynamics: Rigid Body Collisions. New York, 1991.-p. 232-237.
237. Камшський В. Д. Установка для мокроУ обробки та пропарювання зерна круп’яних культур Патент УкраУни № 177, 1992.
238. Камшський В. Д. Мийна машина Камшського В. Д. Патент УкраУни № 2505, 1994.
239. Камшський В. Д. Cnoci6 шдготовки зерна круп’яних культур до переробки в крупу. Патент УкраУни № 1710, 1994.
240. Камшський В. Д. Способ тепловоУ обробки зерна круп’яних культур в паровш сушарц’1 безперервноУ д1У. Патент УкраУни № 16548, 1997.
241. Камшський В. Д., Ea6iLi М. Б., Прокопчук В., Високояю’сну гречку за новою схемою можпа одержати, запозичивши новинку одеських науковщв i трикратських виробничниюв. «Зерно i хл!б», № 2, 2000.
242. Камшський В. Д., Баб1ч М. Б. У новШ паровш сушарщ можна ефективио обробляти зерно круп’яних культур i вщходи шсля мийноУ машини. «Зерно i хл!б», № 1,2001.-С. 20-24.
245. Merrien A., Dominguez J., Vanozzi G.P., Baldini M., Champoliver L., Carre P.th
246. Factors affecting the dehulling ability in sunflower. Proceedings of the 13 International Sunflower Conference, Piza, Italy, 1992. p. 260-267
252. Schneider F.H. Method of shelling oil and protein containing grains. 1979, Canadian patent №. 1062118.
256. The katalogue of the firm «Buler» (Germany).
257. The katalogue of the firm «Sataki» (Japan).
258. Tranchino L., Melle F., Sodini G. Almost complete dehulling of high oil sunflower seed. J. Am. Oil Chem. Soc.-61.- 1984.-p. 1261-1265.
259. Tsuji Y. Activities in discrete particle simulation in Japan. Powder Technology. 113.-2000.-p. 278-286.
262. A.c. 1321463 СССР, Устройство для шелушения зерна /Е.М. Мельников, А.П. Берестов. Опубл. 07.07.87, Бюл. №25.
263. А.с. 13229817 СССР, Шелушильная машина /J1.C. Солдатенко, И.В. Терехова. Опубл. 15.08.87, Бюл. 30.
264. А.с. 1323120 СССР, Устройство для шелушения зерна /А.А. Акылбеков, J1.H. Алимпиев, С.А. Дженкулов. Опубл. 15.07.87, Бюл. №26.
265. А.с. 1412803 СССР, Устройство для шелушения, шлифования и полирования зерна /Л.И. Гросул, В.Ф. Петько, И.Р. Дударев и др. Опубл. 30.07.88, Бюл. №28.
266. А.с. 1518005 СССР, Устройство для шелушения зерна /В.В. Вашкевич, С.Н. Браслин, Л.И. Бахтушина, О.Б. Горнец. Опубл. 30.10.89, Бюл. №40.
267. А.с. 158790 СССР, Устройство для шелушения зерна /Я.М. Жислин, А.Я. Соколов, Е.Н. Гринберг. Опубл. 12.11.63.
268. А.с. 1806009 СССР, Способ выработки гречневой крупы /Г.С. Зелинский, Л.С. Зелинская, А.Н. Зенкова. Опубл. 30.03.93, Бюл. №12.
269. А.с. 2070830 СССР, Машина для шелушения крупяных культур /Е.Н. Гринберг, Ю.М. Капцнельсон. Опубл. 27.12.96, Бюл. №36.
270. А.с. 2080180 СССР, Способ выработки крупы /В.Н. Старовойтов. Опубл. 27.05.97, Бюл. №15.
271. А.с. 2129045 СССР, Устройство для одновременного шелушения, отдувания шелухи и дробления зерна /В.И. Агорков, Л.И. Кузютииа. Опубл. 20.04.99, Бюл. №4.
272. А.с. 262610 СССР, Устройство для шелушения зерна с помощью воздушной струи сверхзвуковой скорости /Я.М. Жислин, А.Я. Соколов, А.Е. Крикунов и др. Опубл. 26.01.70, Бюл. №6.
273. А.с. 64-43739 Япония, Рисорушка ударного типа /С. Ямомото. Опубл. 16.09.87, Бюл. №2-1094.
274. Пат. 2196000 РФ, МКИ 7 В02В 3/00. Устройство для шелушения зерна /Э.Г. Нуруллин, А.В. Дмитриев, А.И. Закиров. Заявлено 06.03.2000. Опубл. 10.01.2003. Бюл. №1.
275. Пат. 2247604 РФ, МПК 7 В02В 3/00. Пневмомеханическое устройство для шелушения зерна /Э.Г. Нуруллин, А.В. Дмитриев, Заявлено 08.01.2003. Опубл. 10.03.2005. Бюл. №7.