Сельское хозяйство/Технология хранения и переработки сельскохозяйственной продукции
к.т.н. А.В. Яшин, к.т.н., профессор В.С.
Парфенов,
к.т.н., доцент В.Н. Стригин
ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Россия
Методика и результаты
поискового эксперимента
к обоснованию
конструкции маслоизготовителя
Поисковый эксперимент на
изготовленном макете маслоизготовителя периодического действия (рисунок 1)
проводился с целью выбора конструктивной схемы механизма сбивания (рисунок 2 и
3), который обеспечивает наименьшие временные затраты на сбивание сливочного масла.
Рисунок 1 – Макет
маслоизготовителя: 1 – крышка; 2 – ёмкость
Макет маслоизготовителя состоит
из неподвижной ёмкости 2 (рисунок 1), по оси которой на приводном валу 5
(рисунок 2) с возможностью вращения в подшипниковых узлах 1 закреплён механизм сбивания, выполненный в виде двух
рабочих колёс 2 и 4, расположенных в нижней (правой) и верхней (левой) части ёмкости,
каждое их которых состоит из свёрнутой ленты, образованной путём соединения её
концов, развёрнутых на 180 градусов между собой и закрепленной к приводному
валу с помощью спиц. Привод маслоизготовителя осуществляется от электродвигателя. Заливка сливок в
ёмкость и извлечение сливочного масла и пахты из неё осуществляется через
съёмную крышку 2 (рисунок 1).
а б
Рисунок 2 – Механизм сбивания маслоизготовителя
периодического действия: а – с редуктором;
б – без
редуктора:
1 – узлы подшипниковые; 2 – нижнее
(правое) рабочее колесо; 3 – редуктор; 4 – верхнее (левое) рабочее колесо; 5 – вал приводной
Критерием оценки было выбрано время сбивания
(продолжительность образования масляного зерна). В процессе проведения эксперимента
изменялась конструкция механизма сбивания, при помощи установки редуктора 3 (рисунок
2), расположенного между рабочими колесами 2 и 4. Емкость имела вертикальное
положение. Степень заполнения емкости составляла 50 % (6,25 л), ширина
установленных лент 0,05 м, направление навивки каждого рабочего колеса – левая,
частота вращения механизма сбивания принималась 120 мин-1. Жирность
сливок при проведении опытов была постоянной – 40%, а температура – 100С
и они отвечали требованиям ГОСТ Р
52054-2003 «Молоко натуральное коровье – сырье». Исходя из условия, что предельная
ошибка во всех опытах приближенно равна возможной наибольшей статистической, и
задаваясь надежностью исследований Р=0,95, была выбрана трехкратная повторность
опытов.
Исследования проводились на лабораторной
установке (рисунок 3). Результаты исследований поискового эксперимента, по
определению конструктивной схемы механизма сбивания маслоизготовителя
периодического действия приведены в таблице.
Обработка полученных экспериментальных
данных однофакторного плана проводилась с использованием программы MathCAD.
Рисунок 3 – Лабораторная установка
маслоизготовителя:
1 – электропривод с регулируемой частотой вращения; 2 –
мультиметр электронный М890G; 3 – маслоизготовитель;
4 – тахометр часового типа ТЧ – 10Р
В рассматриваемом эксперименте количество факторов , количество уровней фактора
, количество повторностей опыта
. Следовательно, количество уровней фактора
варьируется
, а количество повторностей опыта
.
Таблица – Результаты эксперимента по
определению рациональной конструктивной схемы
механизма сбивания маслоизготовителя
Конструктивная
схема механизма сбивания |
Время
сбивания, мин |
|||
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Yср |
|
С
редуктором |
27 |
28 |
27 |
27,333 |
Без
редуктора |
31 |
33 |
32 |
32 |
Результаты проведения опыта: ,
,
,
,
,
.
Среднее значение результата , тогда
.
(1)
Дисперсия в каждом опыте , тогда
. (2)
Наибольшее значение дисперсии эксперимента , тогда
. Количество степеней свободы
, тогда
, а
, тогда
.
Значение G-критерия
Кохрена , тогда
.
(3)
а
б
Рисунок 4 – Зависимость времени сбивания от
конструктивной схемы механизма сбивания маслоизготовителя: а – с редуктором; б – без редуктора
Поскольку
расчетное значение критерия Кохрена G=0,75
меньше табличного Gтабл=0,9985, то условие
оказалось не ложным и гипотезу следует принять (не опровергнуть), то есть, мы
должны сделать вывод об однородности (воспроизводимости) эксперимента.
Из анализа (таблицы и рисунка 4) видно, что
механизм сбивания маслоизготовителя с редуктором обеспечивает наименьшие затраты
времени для сбивания сливочного масла – 27,3 мин против 32 мин для механизма
сбивания без редуктора. Следовательно, в дальнейших исследованиях целесообразно
использовать механизм сбивания с редуктором.