Введение
Классификационные схемы не в полной мере определяют направления поиска возможных конструкций средств для тепловой обработки кормосмесей, неизвестных в практике. Они способствуют лишь определению основных тенденций развития, выяснению перспективных направлений исследования и совершенствования конструкций.
Среди новых методов системного проектирования значительный интерес представляют методы морфологического анализа и синтеза, позволяющие осуществлять поиск рациональных и перспективных инженерных решений в многовариантном множестве технических средств тепловой обработки [1; 3].
В связи с этим целью данной статьи является проведение морфологического анализа и составление морфологической матрицы средств тепловой обработки кормосмесей.
Морфологический анализ средств тепловой обработки выполнен по единой методике, описанной в [2; 4; 5]. На рисунке 1 показана обобщенная структурная схема средств тепловой обработки. С помощью морфологического анализа можно рассмотреть множеств вариантов в системе.
В - вид обрабатываемого материала, П - место процесса тепловой обработки в технологическом процессе, У - тип перемешивающего устройства, Т - термодинамические свойства пара, С - способ интенсификации теплового воздействия паром, ПП - способ подачи пара
Рисунок 1 - Обобщенная структурная схема средств тепловой обработки
На основе обобщенной структурной схемы была составлена морфологическая карта (таблица 1), где приведены индексы соответствующих элементов. Для вариантов элементов применены шифры двух типов: адресный (буквенно-порядковый) и принципиальный (отражающий внутреннее содержание элементов).
Таблица 1 - Индексация элементов (морфологическая карта)
|
Элемент |
Шифр Элемента |
Характерные особенности |
|
Вид обрабатываемого материала В |
В1 В2 В3 |
Пищевые отходы Корнеклубнеплоды Зерновые культуры |
|
Место процесса тепловой обработки в технологическом процессе П |
П1 П2 П3 П4 П5 П6 |
Тепловая обработка до очистки и измельчения Тепловая обработка совместно с очисткой Тепловая обработка до измельчения, но после очистки Тепловая обработка совмещена с измельчением Тепловая обработка после очистки и измельчения Тепловая обработка совмещена с другими процессами кормоприготовления |
|
Тип перемешивающего устройства У |
У1 У2 |
Механический Газовый |
|
Термодинамические свойства пара Т |
Т1 Т2 |
Острый пар под давлением Насыщенный пар без давления |
|
Способ интенсификации теплового воздействия паром С |
С1 С2 С3 |
Перемещение обрабатываемой среды Перемещение источника подачи пара Перемещение обрабатываемой среды и источника подачи пара |
|
Способ подачи пара ПП |
ПП1 ПП2 |
Подача пара в паровую рубашку Подача пара непосредственно в корм |
В приведенной морфологической таблице цифрами отмечены ячейки с индексами средств тепловой обработки, выпускаемых серийно, или образцы, которые не выпускаются, но нашли широкое применение.
На основе морфологической карты была построена морфологически матрица (таблица 2), где на пересечениях строк 1 ... 30 и колонок 01 ... 10 могут располагаться комбинации всех принятых элементов системы. Эти варианты системы обозначаются коротким адресным шифром, например вариант 1102, 2410 и т.д.
Точками отмечены ячейки морфологической матрицы - это поле деятельности конструкторов и изобретателей, это зона поиска новых конструктивных решений средств тепловой обработки. Прочерками отмечены средства тепловой обработки, которые либо не нашли широкого применения, либо применение их нецелесообразно, либо вообще невозможно. Свободные клетки морфологической матрицы – это зона новых конструктивных решений.
Таблица 2 - Структура множества вариантов системы (морфологическая матрица)
|
|
С1 |
С2 |
С3 |
||||||||||
|
У1 |
У2 |
У2 |
У1 |
У2 |
|||||||||
|
ПП1 |
ПП2 |
ПП1 |
ПП2 |
ПП1 |
ПП2 |
ПП1 |
ПП2 |
ПП1 |
ПП2 |
||||
|
01 |
02 |
03 |
04 |
05 |
06 |
07 |
08 |
09 |
10 |
||||
|
П1 |
В1 |
Т1 |
1 |
· |
· |
· |
104 |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
|
Т2 |
2 |
- |
202 |
- |
· |
- |
· |
- |
208 |
- |
· |
||
|
В2 |
Т1 |
3 |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
|
|
Т2 |
4 |
- |
402 |
- |
· |
- |
· |
- |
408 |
- |
· |
||
|
В3 |
Т1 |
5 |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
|
|
Т2 |
6 |
- |
602 |
- |
· |
- |
· |
- |
608 |
- |
· |
||
|
П2 |
В1 |
Т1 |
7 |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
|
Т2 |
8 |
- |
802 |
- |
· |
- |
· |
- |
· |
- |
· |
||
|
В2 |
Т1 |
9 |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
|
|
Т2 |
10 |
- |
· |
- |
· |
- |
· |
- |
· |
- |
· |
||
|
П3 |
В1 |
Т1 |
11 |
1101 |
1102 |
· |
1104 |
· |
· |
· |
· |
· |
|
|
Т2 |
12 |
- |
1202 |
- |
· |
- |
· |
- |
1208 |
- |
· |
||
|
В2 |
Т1 |
13 |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
|
|
Т2 |
14 |
- |
1402 |
- |
· |
- |
· |
- |
1408 |
- |
· |
||
|
П4 |
В1 |
Т1 |
15 |
· |
· |
· |
· |
- |
- |
· |
· |
· |
· |
|
Т2 |
16 |
- |
· |
- |
· |
- |
- |
- |
· |
- |
· |
||
|
В2 |
Т1 |
17 |
· |
· |
· |
· |
- |
- |
· |
· |
· |
· |
|
|
Т2 |
18 |
- |
· |
- |
· |
- |
- |
- |
· |
- |
· |
||
|
П5 |
В1 |
Т1 |
19 |
1901 |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
|
Т2 |
20 |
- |
2002 |
- |
· |
- |
· |
- |
2008 |
- |
· |
||
|
В2 |
Т1 |
21 |
· |
2102 |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
|
|
Т2 |
22 |
- |
2202 |
- |
· |
- |
· |
- |
2208 |
- |
· |
||
|
В3 |
Т1 |
23 |
· |
2302 |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
|
|
Т2 |
24 |
- |
2402 |
- |
· |
- |
· |
- |
2408 |
- |
· |
||
|
П6 |
В1 |
Т1 |
25 |
· |
2502 |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
|
Т2 |
26 |
- |
2602 |
- |
|
- |
· |
- |
· |
- |
· |
||
|
В2 |
Т1 |
27 |
· |
2702 |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
|
|
Т2 |
28 |
- |
2802 |
- |
· |
- |
· |
- |
· |
- |
· |
||
|
В3 |
Т1 |
29 |
· |
2902 |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
· |
|
|
Т2 |
30 |
- |
3002 |
- |
· |
- |
· |
- |
· |
- |
· |
||
Для предварительного выявления принципиально невозможных вариантов системы можно построить пятиугольную матрицу бинарных отношений (рисунок 2). Это позволяет удалить из морфологической матрицы нереальные строки и повысить тем самым обозримость использования реальной части матрицы.
- вариант возможен; 
- вариант не возможен
Рисунок 2 - Пятиугольная матрица бинарных отношений
Результатом проведения морфологического анализа и синтеза является построение морфологической матрицы, которая позволяет целенаправленно вести инженерный поиск возможных решений системы, не известных практике до настоящего времени.
Выводы
Для расширения классификационных схем и определения направления поиска возможных конструктивных решений выполнен морфологический анализ средств тепловой обработки, являющийся одним из основных технологических процессов приготовления полужидких кормосмесей. Это способствовало точному выбору направления разработок, экономии времени и сил при их создании.
Рецензенты:
Зиганшин Булат Гусманович, доктор технических наук, профессор, проректор по учебно-воспитательной работе Казанского государственного аграрного университета, г. Казань.
Рудаков Александр Иванович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры машин и оборудования в агробизнесе Казанского государственного аграрного университета, г. Казань.