Повышение эффективности измельчения сахарной свеклы в центробежных свеклорезках

Феликс Яковлевич Рудик; Богатырев Сергей Аркадьевич; Анатолий Петрович Ковылин; Мадина Суенчкалиевна Тулиева

Феликс Яковлевич Рудик ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова» https://orcid.org/0000-0001-8444-0115
Богатырев Сергей Аркадьевич АПК ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова» https://orcid.org/0000-0001-8444-0115
Анатолий Петрович Ковылин ООО «Анастасьинское» https://orcid.org/0000-0001-8657-5240
Мадина Суенчкалиевна Тулиева НАО «Западно-Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана» https://orcid.org/0000-0002-6552-6527

Ключевые слова: сахарная свекла, измельчение, стружка, режущая грань, режущая кромка, дефектное состояние, технология, восстановление, изготовление, износостойкость, выносливость на изгиб, безотказность, долговечность

Аннотация

Введение. Измельчение сахарной свеклы должно осуществляться с минимальными потерями в центробежных свеклорезках ножами особой конструкции, обеспечивающими частое и постоянное хаотичное продольно-поперечное изрезание кольцевых проводящих сучков свеклы. Используемые ножи с ромбовидной режущей кромкой обладают низкими показателями безотказности и долговечности. Значительные динамические нагрузки, приходящиеся на режущие грани ножа от ударов измельчаемой свеклы, ведут к усталостным разрушениям граней и изнашиванию режущих кромок. Неудовлетворительные показатели безотказности ножей приводят к ухудшению на 28 % качественных составляющих стружки и к потерям сахарозы. Поломки и ежесменные перезаточки режущих кромок способствуют снижению прочностных характеристик ножей. Целью работы является повышение надежности ножей центробежных свеклорезок путем конструктивно-технологического упрочнения в процессе их производства и восстановления.
Материалы и методы. Рациональные параметры измельчения оценивались двумя показателями: толщиной и длиной стружки. Состояние режущих кромок ножей определялось микрометражом износа и деформации граней. Физико-механические показатели анализировались на основании величин износостойкости, микротвердости, выносливости на изгиб.
Результаты исследования. В результате анализов дефектного состояния ножей центробежных свеклорезок и теоретических исследований процесса измельчения были сформулированы факторы, влияющие на проницаемость стружки и эффективность ее измельчения ножами специальной ромбовидной конструкции. Экспериментальные исследования позволили установить динамически обоснованные конструктивные параметры усовершенствованного ножа, изготовленного накаткой.
Обсуждение и заключение. Была проведена производственная проверка качества измельчения сахарной свеклы в зависимости от технического состояния ножей. Предложенные меры обеспечили повышение показателей долговечности ножей на 27–30 %, износостойкости режущих кромок на 20 %, предела выносливости режущих граней на 25 % и посменное увеличение длины стружки на 18–20 % с повышением ее проницаемости на 16–18 %.

Биографии авторов

Феликс Яковлевич Рудик, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова»

профессор кафедры технологий продуктов питания

Богатырев Сергей Аркадьевич, АПК ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова»

профессор кафедры проектного менеджмента и внешнеэкономической деятельности в АПК

Анатолий Петрович Ковылин, ООО «Анастасьинское»

инженер

Мадина Суенчкалиевна Тулиева, НАО «Западно-Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана»

исполняющий обязанности доцента кафедры технологии переработки пищевой продукции

Литература

Долматова, И. А. Физиологические эффекты пищевых веществ / И. А. Долматова, Т. Н. Зайцева, В. Ф. Рябова // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. – 2019. – Т. 10, № 1. – С. 139–142. – URL: https://magtu.ru/servisy-sajta/fajlovyj-arkhiv/send/393-aktualnyeproblemy-sovremennoj-nauki-tekhniki-i-obrazovaniya/9924-1-2019.html (дата обращения: 28.01.2021).

Кульнева, Н. Г. Ресурсосберегающая технология переработки сахарной свеклы / Н. Г. Кульнева, Л. Н. Путилина, Н. А. Лазутина. – DOI 10.25802/SB.2019.28.41.006 // Сахарная свекла. – 2019. – № 10. – С. 32–36. – URL: http://sugarbeet.ru/archive/article/_183/RESURSOSBEREGAYUSHAYATEHNOLOGIYA-PERERABOTKI-SAHARNOJ/ (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Потери сахарозы в свеклосахарном производстве и пути их снижения / Н. Г. Кульнева, В. А. Голибин, А. М. Мантулин [и др.] // Сахар. – 2011. – № 2. – С. 42–46. – URL: http://saharmag.com/fix/magazine/archive/archive_11.html (дата обращения: 28.01.2021).

Пути повышения энергоэффективности сахарного производства / В. А. Голыбин, В. А. Федорук, М. А. Лавренова, Е. А. Денисова // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2014. – № 1 (59). – С. 185–188. – URL: https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/734 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Сяпуков, Е. Е. Ростовые процессы и динамика сахаронакопления в корнеплодах сахарной свеклы / Е. Е. Сяпуков, В. И. Костин, В. А. Исайчев. – DOI 10.18286/1816-4501-2017-1-66-71 // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. – 2017. – № 1 (37). – С. 66–71. – URL: https://vestnik.ulsau.ru/contentse/1-17-syapukov.pdf (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Кульнева, Н. Г. Контроль показателей сахарной свеклы различного качества при хранении / Н. Г. Кульнева, И. Г. Селезнева, И. Ю. Свешников, С. Ю. Казакевич // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2017. – № 4. – С. 32–34. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29204156 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Кульнева, Н. Г. К вопросу о формировании качества сахара-песка / Н. Г. Кульнева, А. А. Швецов, А. И. Шматова // Товаровед продовольственных товаров. – 2016. – № 6. – С. 48–51. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27208695 (дата обращения: 28.01.2021).

Пути обеспечения качества отечественного сырья для производства сахара / Н. Г. Кульнева, И. Г. Селезнева, И. Ю. Свешников, С. Ю. Казакевич // Экономика. Инновации. Управление качеством. – 2016. – № 4 (17). – С. 46–47. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28807421 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Кульнева, Н. Г. Альтернативный способ сенсорного анализа сахаров в сахарном производстве / Н. Г. Кульнева, Т. А. Кучменко // Сахар. – 2019. – № 4. – С. 60–65. – URL: http://saharmag.com/fix/magazine/jotnal_148.html (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Сапронов, А. Р. Производство и использование сахара / А. Р. Сапронов, Я. И. Альавад, Б. Г. Кривовоз // Сахар. – 2006. – № 8. – С. 44–45. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=9293647 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Оптимальная переработка сахара-сырца / А. Р. Сапронов, Г. А. Вовк, Б. Г. Кривовоз, Я. И. Эльавад // Сахар. – 2006. – № 9. – С. 48–52. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=9309988 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Антипов, С. Т. Опережающее инженерное образование и инженерия техники пищевых технологий / С. Т. Антипов, А. В. Никифоров, В. А. Панфилов. – DOI 10.29141/2500-1922-2019-4-2-7 // Индустрия питания. – 2019. – Т. 4, № 2. – С. 51–57. – URL: http://foodindustry.usue.ru/images/11/7.pdf (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Свекловичная стружка треугольного сечения – получение и преимущества / А. Н. Люлька, В. Г. Мирончук, О. В. Адаменко, А. П. Адаменко // Сахар. – 2014. – № 1. – С. 40–43. – URL: http://saharmag.com/fix/magazine/jotnal_70.html (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Panfilov, V. A. Engineering of Complex Technological Systems in the Agroindustrial Complex / V. A. Panfilov, S. P. Andreev. – DOI 10.21603/2308-4057-2018-1-23-29 // Foods and Raw Materials. – 2018. – Vol. 6, Issue 1. – Pp. 23–29. – URL: http://jfrm.ru/issues/702/709/ (дата обращения: 28.01.2021).

Рудик, Ф. Я. Анализ условий работы и износного состояния ножей центробежных свеклорезок / Ф. Я. Рудик, С. А. Богатырев. – DOI 10.28983/asj.v0i3.341 // Аграрный научный журнал. – 2018. – № 3. – С. 47–50 – URL: https://agrojr.ru/index.php/asj/article/view/341 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Рудик, Ф. Я. Дефектное состояние ножей к центробежным свеклорезным установкам и повышение их усталостной прочности / Ф. Я. Рудик, Л. Ю. Скрябина, А. П. Ковылин // Ремонт, восстановление, модернизация. – 2014. – № 8. – С. 22–26 – URL: http://www.nait.ru/journals/number.php?p_number_id=2064 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Рудик, Ф. Я. Обеспечение показателей надежности ножей для измельчения сахарной свеклы / Ф. Я. Рудик, Л. Ю. Скрябина, А. П. Ковылин // Научное обозрение. – 2012. – № 6. – С. 160–163. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18736866 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Морозов, В. Б. Анализ технологической операции измельчения в свеклосахарном производстве / В. Б. Морозов // Известия ТулГАУ. Технические науки. – 2013. – Вып. 6, Ч. 1. – 7 с. – URL: https://clck.ru/SzjZv (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Патент № 2053302 Российская Федерация, МПК С13С1/08. Свеклорезный нож : № 94007840 : заявл. 01.03.1994 : опубл. 27.01.1996 / Даишев М. И [и др.] ; патентообладатели Даишев М. И., Даишева Л. М. – 7 с. – URL: https://patents.s3.yandex.net/RU2053302C1_19960127.pdf (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Патент № 2156303 Российская Федерация, МПК С13С1/06. Дисковая свеклорезка : № 99120580/13 : заявл. 28.09.1999 : опубл. 20.09.2000 / Спичак В. В. [и др.] ; патентообладатель Российский научно-исследовательский институт сахарной промышленности. – 4 с. – URL: http://www.freepatent.ru/patents/2156303 (дата обращения: 28.01.2021).

Патент № 2087238 Российская Федерация, МПК В21Н7/10. Способ изготовления режущих инструментов : № 95121387 : заявл. 18.12.1995 : опубл. 20.07.1997 / Андреев П. А. [и др.] ; патентообладатель Научно-производственный центр «Волгоагротехника». – 6 с. – URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2087238C1_19970820 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Патент № 2096120 Российская Федерация, МПК В21D 53/00. Способ изготовления свеклорезных ножей : № 96110426 : заявл. 27.05.1996 : опубл. 20.11.1997 / Богатырев С. А. [и др.] ; патентообладатель Научно-производственный центр «Волгоагротехника». – 5 с. – URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2096120C1_19971120 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Патент № 2136471 Российская Федерация, МПК В23Р 6/00, В21J13/02. Штамп для восстановления крестовых ножей : № 98106326/02 : заявл. 06.04.1998 : опубл. 10.09.1999 / Богатырев С. А. [и др.]. – 6 с. – URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2136471C1_19990910 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Патент № 2533236 Российская Федерация, МПК В23Р 6/00, В23Р 15/28. Способ восстановления изношенного крестового ножа : № 2013138261/02 : заявл. 15.08.2013 : опубл. 20.11.2014 / Рудик Ф. Я. [и др.] ; патентообладатель Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова. – 4 с. – URL: http://www.freepatent.ru/images/img_patents/2/2533/2533236/patent-2533236.pdf (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Патент № 2157734 Российская Федерация, МПК В02С 18/20. Нож куттера : № 99204382/13 : заявл. 05.03.1999 : опубл. 20.10.2000 / Рудик Ф. Я. [и др.]. – 5 с. – URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2157734C1_20001020 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Патент № 2174056 Российская Федерация, МПК В21Н 7/16. Устройство для прокатки изделий с переменным профилем : № 991204201/02 : заявл. 29.09.1999 : опубл. 27.09.2001 / Рудик Ф. Я. [и др.]. – 6 с. – URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2174056C2_20010927 (дата обращения: 28.01.2021). – Рез. англ.

Патент № 150113 Российская Федерация, МПК В21Н 7/10. Устройство для изготовления режущих инструментов : № 2014116686/02 : заявл. 24.04.2014 : опубл. 27.01.2015 / Рудик Ф. Я. [и др.] ; патентообладатель Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова. – 8 с. – URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU150113U1_20150127 (дата обращения: 28.01.2021).

Патент № 130542 Российская Федерация, МПК В26D 1/00. Свеклорезный нож : № 2013105418/02 : заявл. 08.02.2013 : опубл. 27.07.2013 / Рудик Ф. Я. [и др.] ; патентообладатель Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова. – 6 с. – URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU130542U1_20130727 (дата обращения: 28.01.2021).