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 G_табл=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.