współczesne aspekty inżynierii produkcji

Transkrypt

FACULTY
WYDZIAŁ
OF PRODUCTION
INŻYNIERII
ENGINEERING
PRODUKCJI
WSPÓŁCZESNE ASPEKTY
INŻYNIERII PRODUKCJI
XX MIĘDZYNARODOWA
KONFERENCJA
NAUKOWA STUDENTÓW
CONTEMPORARY ASPECTS
OF PRODUCTION ENGINEERING
XX INTERNATIONAL STUDENTS SCIENTIFIC
CONFERENCE
Warszawa, 25 maja 2011r.
Warsaw University
of Life Sciences
Szkoła Główna
Gospodarstwa
Wiejskiego
w Warszawie
Dzień Wydziału Inżynierii Produkcji 2011
XX Międzynarodowa Konferencja Naukowa Studentów
„Współczesne aspekty inżynierii produkcji”
PATRONAT HONOROWY
Minister Rolnictwa i Rozwoju Wsi
Marek Sawicki
Minister Nauki i Szkolnictwa Wyższego
Prof. dr hab. Barbara Kudrycka
JM Rektor
Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Prof. dr hab. Alojzy Szymański
Komitet Organizacyjny:
Dr inż. Szymon Głowacki
Weronika Bazylak
Rafał Baleja
Bartosz Romanowicz
Opracowanie:
Dr inż. Szymon Głowacki
inż. Klaudia Kurzawska
inż. Michał Grigalis
Materiały wydane na prawach rękopisu
PATRONAT MEDIALNY
PARTNERZY
Andrássyová Zuzana, Hrubec Jozef, Kotus Martin, Daňko Marek ...... 15
Bartnicki Michał, dr inż. Pusz Wojciech, mgr inż. Ogórek Rafał .......... 21
Belán Miroslav, Tarasovičová Adriána, Kasina Marek,
Michalík Peter ......................................................................................... 29
Bilous Oleksiy, Solop Andriy ................................................................. 35
Inż. Bolesta Joanna, Dr inż. Czekalski Dariusz ..................................... 49
Brzezina Natalia ...................................................................................... 60
Choińska Elwira, prof. dr hab. Lisowski Aleksander............................ 66
Chyrchenko Dmytro, Dr. Zaets Nataliia, Shvorov Sergij,
Martynenko I. ......................................................................................... 78
Człapiński Krzysztof, dr hab. inż. Klimkiewicz Marek,
dr inż. Obstawski Paweł ........................................................................ 88
Evrenosoğlu Mehmet.............................................................................. 94
Inż. Grzmiel Marta, dr hab. inż. Kupczyk Adam .................................. 104
Kasina Marek, Belán Miroslav, Tarasovičová Adriana, ...................... 116
Kovalyshyn Oleh................................................................................... 120
Kręgielewski Michał, Demkowicz Olga, Poznańska Katarzyna,
Sudoł Katarzyna, Kuriata Maria, Pęczuła Małgorzata,
Tarabichi Marta, Półtorak Gabriela, Szyndzielorz Aneta ................... 124
Inż. Osypiuk Roman, dr inż. Gendek Arkadiusz ................................. 127
Petrenko Andrey, Martynjuk Liliya ...................................................... 134
Reshetiuk Taras, Shields Sky, Dr. Vorobjova L. ................................. 145
Tarasovičová Adriána, Belán Miroslav, Kasina Marek,
Peter Michalik ....................................................................................... 153
Sokołowska Agata, prof. dr hab. Lisowski Aleksander ...................... 162
Urkan Erkan, Herbst Andreas, Guler Huseyin .................................... 173
Zholobko Volodymyr, Lys Oleksandr .................................................. 181
9
Spis treści
Andrássyová Zuzana, Hrubec Jozef, Kotus Martin, Daňko Marek ...... 15
Application of method Poka Yoke in quality control .............................. 15
Bartnicki Michał, dr inż. Pusz Wojciech, mgr inż. Ogórek Rafał .......... 21
Metody ochrony zbóż przed chorobami ze szczególnym
uwzględnieniem zastosowania biostymulatorów /Methods of
protection against diseases of cereals with particular emphasis on
the use of biostimulators/ ..................................................................... 21
Belán Miroslav, Tarasovičová Adriána, Kasina Marek,
Michalík Peter ......................................................................................... 29
Machining of austenitic steels with HSS tools with using of ozone
as coolant............................................................................................. 29
Bilous Oleksiy, Solop Andriy ................................................................. 35
Causing of wearproof coverage by method electro- and spark
alloying with application of eutectic electrode material.......................... 35
Inż. Bolesta Joanna, Dr inż. Czekalski Dariusz ..................................... 49
Charakterystyka zmienności natężenia promieniowania
słonecznego padającego na płaszczyznę nadążającą za pozycją
Słońca w latach 2006 – 2010 /The variation characteristic of the
solar irradiation on the tracking plane in years 2006 – 2010/ ................ 49
Brzezina Natalia ...................................................................................... 60
"Styrian Pumpkin Seed Oil P.G.I." - Austria's green gold ...................... 60
Choińska Elwira, prof. dr hab. Lisowski Aleksander............................ 66
Zagęszczanie rozdrobnionej biomasy /Compaction of milled
biomass/............................................................................................... 66
Chyrchenko Dmytro, Dr. Zaets Nataliia, Shvorov Sergij,
Martynenko I. ......................................................................................... 78
The development of adaptive system with fuzzy controller for
biogas production ................................................................................. 78
Człapiński Krzysztof, dr hab. inż. Klimkiewicz Marek,
dr inż. Obstawski Paweł ........................................................................ 88
Ocena rozkładu temperatury zewnętrznej silnika ZS zasilanego
olejem rzepakowym ............................................................................. 88
10
Evrenosoğlu Mehmet.............................................................................. 94
Mathematical modelling in silage mechanization .................................. 94
Inż. Grzmiel Marta, dr hab. inż. Kupczyk Adam .................................. 104
Potencjał teoretyczny biopaliw powstałych z surowców
odpadowych pochodzących z przemysłu mięsnego /Theoretical
potential of biofuel obtained from meat industry waste material/ ......... 104
Kasina Marek, Belán Miroslav, Tarasovičová Adriana, ...................... 116
Comparation of influence of different coatings ON lifespan of mill ...... 116
Oleh Kovalyshyn................................................................................... 120
Using cloud computing technology in education process .................... 120
Sudoł Katarzyna, Kuriata Maria, Pęczuła Małgorzata,
Tarabichi Marta, Półtorak Gabriela, Szyndzielorz Aneta ................... 124
Wykorzystanie metod biotechnologicznych do produkcji wybranych
przedstawicieli Rhododendron /Biotechnological methods using to
production Rhododendron chosen representatives/ ........................... 124
Inż. Osypiuk Roman, dr inż. Gendek Arkadiusz ................................. 127
Ocena prawidłowej obsługi piły łańcuchowej na podstawie
parametrów ogniw .............................................................................. 127
Petrenko Andrey, Martynjuk Liliya ...................................................... 134
Experimental research of three-phase permanent magnet linear
generator............................................................................................ 134
Reshetiuk Taras, Shields Sky, Dr. Vorobjova L. ................................. 145
Physical economy of Lyndon H. LaRouche and S. Podolyns’ky
ideas about energy budget of the territory .......................................... 145
Tarasovičová Adriána, Belán Miroslav, Kasina Marek,
Peter Michalik ....................................................................................... 153
Verification of Chip Formation at Low Speed Cutting ......................... 153
Sokołowska Agata, prof. dr hab. Lisowski Aleksander...................... 162
Rozwój gospodarstw ekologicznych w latach 2006 – 2009
w województwie mazowieckim ........................................................... 162
11
Urkan Erkan, Herbst Andreas, Guler Huseyin .................................... 173
Drift Potentials of Domestic Manufactured Hollow Cone Nozzles in
the Wind Tunnel ................................................................................. 173
Zholobko Volodymyr, Oleksandr Lys .................................................. 181
Turbo-supercharging equipment of gas-cylinder automobiles
engines. ............................................................................................. 181
12
Andrássyová Zuzana, Hrubec Jozef, Kotus Martin, Daňko Marek
Slovak University of Agriculture/Faculty of Engineering/ Department
of Quality and Engineering Technologies, Nitra(Slovak Republic)
Application of method Poka Yoke in quality control
SUMMARY
A study focuses on application of Japanese method Poka Yoke (PY) mistake proof ing in organization Faurecia, Ltd. located in Lozorno. The
method is applied in several manufacturing processes and so quality
control is ensured at 100%. Using Poka Yoke with other corresponding
methods and procedures of quality control and process improvement is
useful for organizations which try to reach Zero Quality Control (ZQC). The
aim is to reach the highest quality level at lowest expenses therefore it is
necessary to plan and implement the method PY where it is not only
effective but efficient. The study includes steps and procedures which are
parts of application Poka Yoke and points out evaluation of systems’
reliability and their levels.
Key words: Poka Yoke, Zero Quality Control, process quality improvement
INTRODUCTION
First application of method Poka Yoke to practice happened in 1960 by
Japanese engineer Shigeo Shingo in organization Toyota. He tried to
improve a process quality and prevent processes from non-conformities.
Poka Yoke is designed for systematic prevention from defaults and
following non-conformities. Basic principle of system PY is to register nonconformity, announce it to operator by signalization, and if necessary to
stop the manufacturing process. Modification of a product, fixture, device
and other equipment, which is considered in business plan, allow using
those principles. If the system PY is function it indicates 100% control.
Poka Yoke is one of approaches of process quality management and
control, besides statistical quality control and final product control. Method
PY represents generally the elimination of human factors (mistakes) at
process quality.
The object of study is to introduce the usage of method Poka Yoke at
manufacturing of automobile seats in organization Faurecia, Ltd. (fig. 1). It
defines steps that are needed for effective function of system Poka Yoke
with its requirements, regulations and other appropriate documents.
15
Fig. 1 Parts of automobile seat
METHODOLOGY
METHOD POKA YOKE
Application of method Poka Yoke (design, implementation, development of
system Poka Yoke and its equipment) and also calculation of expenses
according to similar final products must be included in business plan. All
documentation must clearly define dimensional and functional requirements
on individual parts according to safety and legal requirements of
a customer (VW, Ford, Audi, etc.). In case of safety/regulation
characteristics, legal requirements or product characteristics which effect
assembly, suppliers define Poka Yoke at product and process design so
the 100% conformity to customer’s requirements is ensured.
Then Poka Yoke are defined in FMEA and control plan. Following
instructions, procedures and directions for correct application of Poka Yoke
in operation are performed. Verifying phase of their function in
manufacturing process is done at last.
Fig. 2 Documentation with PY indication for process
Reference number, Poka Yoke description, control method and backup
method (in case of system failure) must be defined and classified for every
16
single Poka Yoke. Every process using Poka Yoke must be defined by
relevant marking in advance including marking in all documents of
processes.
Documents with Poka Yoke marks
Following documents which are related to using method Poka Yoke (fig. 2):

drawings,

control plan and FMEA,

block schema,

instruction of serial production release (O. K. 1st part) - working
instruction,

records for register.
Application of PY in processes
Organization Faurecia, Ltd. has implemented method Poka Yoke
particularly into processes with safety/regulation characteristics (tab. 1).
Safety/regulation characteristics are groups of processes which with their
quality level effect product safety within its usage (can cause life injuries
and harm to human health). Therefore the 100% quality within those
processes is necessary to ensure and sustain.
Safety/regulation characteristics
automobiles are following:
within

process of screwing of seat’s parts,

process of riveting of parts.
seats’
manufacturing
for
Poka Yoke is also used for scanning of input parts so the 100% conformity
to a customer order in organization.
Tab. 1 Defined nonconformities in processes with PY
SAFETY/REGULATION CHARACTERISTICS
Screwing
Incorrect torque
Missing screw
The most
frequent
Double screwing
nonRECEIVING INSPECTION
conformities
Scanning input parts
Missing parts
17
Riveting
Incorrect force of hydraulic
riveting
Tear off the rivets
Confusion of parts
Safety/regulation characteristics must be under the 100% quality control
which is achieved by using method Poka Yoke and by definition of backup
method in case of system failure.
VERIFICATION PHASE
Release of serial production
Usage of Poka Yoke within individual process must be validated before
release of serial production. All methods of PY must be approved and
operators must be trained.
OK 1st part
At the beginning of each shift the 100% Poka Yoke system control must be
verified. Operator is obligated to simulate all non-conformities of
manufacturing process at the beginning of each shift, after system
modification and after elimination of Poka Yoka failure. So function of Poka
Yoke is verified and controlled. Data of failures simulated in process are
registered automatically, due to control flashback, in form of electronic
records.
When verification phase is confirmed and Poka Yoke in function the
process is marked by relevant label on the visible location.
Poka Yoke need to be prevented from usage in case of incorrect system
function and defined backup (manual) process procedures (tab. 2) need to
be applied until a problem solving (max 24 hours). If the backup method is
needed management of organization must be informed about it. Work
station in workplace is marked by relevant label which visibly shows
incorrect function of PY.
Backup method
a) 100% manual control,
b) 100% visual marking of controlled feature,
c) manual records of products which are manufactured by backup method.
Tab. 2 Alternate procedure for Poka Yoke processes
SAFETY/REGULATION CHARACTERISTICS
Screwing
Backup
method
Riveting
Use emergency electric
screwdriver.
Place substitute riveting pistol.
18
Mark screws which are not under
control of PY for torque control.
Mark all rivets with permanent
marker.
Fill in dispatch note with product
Fill in dispatch note of seat.
data.
Backup methods are defined only for safety/regulation characteristics. If
there is noted any problem with scanning input parts by Poka Yoke;
operator is obligated to control marking of parts personally and to realize
selection according to marking of parts in order.
CALIBRATION, AUDITS
Calibration of system Poka Yoke proceeds as following:

external calibration – once per 18 months,

internal calibration – once a month.
Audits of system Poka Yoke (according to plan of audits) are proceeded as
following:

external audits – once a year,

internal audits – once a year,

suppliers’ audits – (in supplier who has implemented Poka Yoke for
safety/regulation characteristics in drawings) min once per 2 years.
All records about PY (methods and other documents) must be archived at
the minimum of 15 years. Recorded reports of data are the object of
internal audit at the minimum once a year.
DISCUSSION
Shigeo Shingo (1988) said that system of Zero Quality Control, equipment
and techniques of Poka Yoke ensured the 100% control. Poka Yoke
guaranteed that non-conformity with its known cause there was not any
more presented in process.
Usage of method Shingo (1988) characterized by 3 basic features:
sophistication, simplicity and relative economic allowance.
Other methods and tools (statistic control, final control) serve for monitoring
process or for detection of non-conformity product/process. The aim of
each organization is not only detection of non-conformity but previous
elimination of mistake/failure that leads to this non-conformity.
Organization Suzuki located in Rome saved 400 000 $ a year and
decreased non-conformities from 24,000 to 2,400 per million produced
parts by application of method Poka Yoke in installation process of
protection of automobile drive unit. (Connor G., 2006)
19
Organization DCM Toyota, Ltd., manufacturer of trucks located in Surajpur
in northern India, used the method Poka Yoke within screwing process
control. Prevention from forgetfulness of their operators within the process
of screwing critical screws on vehicle was assured by following approach:
screwdrivers were dipped in noticeable colour, so the colour was transfer
on every screw which was done manually. This signal served for warning
an operator that there was missing screw or incorrect torque. (Robinson A.
- Shingo S., 1990)
The 100% process quality control, elimination of all possibilities which lead
to non-conformities at processing are possible to ensure by application of
method Poka Yoke in process. In some cases we can meet with incorrect
designs of PY or system failures. Therefore it is necessary to control
system Poka Yoke periodically, to calibrate and keep auditing from side of
a manufacturer and a customer.
CONCLUSION
Every process is necessary to define; potential non-conformities and
causes which lead to them needs to be identified; and the quality has to be
evaluated and monitored for effective usage of method Poka Yoke.
Organization Faurecia, Ltd. uses philosophy Just In Time, and so the usage
of Poka Yoke is very suitable. Philosophy Just In Time focuses on the
100% quality conformance. Quality is inseparable from manufacturing
process in the organization. Poka Yoke reaches required quality level and
includes many supportive methods which with their right combination and
harmony allow controlling process as the most efficient.
REFERENCES
1. Connor, G. 2006. Poka-Yoke: Human-Proof Your Process. In Industrial
Maintenance & Plant Operation, vol. 67, 2006, no. 6, p. 12 - 14.
2. Internal documents and regulations. 2011. Lozorno: Faurecia,
Ltd. 2011.
3. ROBINSON, A. - SHINGO, S. 1990. Modern approaches to
manufacturing improvement. Cambridge: Productivity Press, 1990.
399 p. ISBN: 0-915299-64-X.
4. Shingo, S. 1988. Poka Yoke. Improving product quality by preventing
defects. USA: Productivity Press, 1988. 282 p. ISBN: 0-915299-31-3.
In chapter were used researches results within the frameworks of
statutory researches VEGA 1/0576/09 (2009-2011) – „The quality
improvement of agricultural machines and production systems“
20
Bartnicki Michał, dr inż. Pusz Wojciech, mgr inż. Ogórek Rafał
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Studenckie Koło Naukowe Fitopatologów ,,Skosik”
Metody ochrony zbóż przed chorobami ze szczególnym
uwzględnieniem zastosowania biostymulatorów
/Methods of protection against diseases of cereals with
particularemphasis on the use of biostimulators/
ABSTRACT
The introduction of integrated crop production, including the integrated
production of cereals after 2014 brings with it the need to use non chemical
methods of plant protection, especially methods of agrotechnical and
breeding. Therefore the withdrawal of many chemical preparations
selection of adequate plant protection gives the farmer a lot of problems.
The new group of agents used in the modern technology of field crops
occupy biostimulators. Biostimulators influence the course of life processes
in plants, support the natural defense mechanisms, and indirectly also
influence the development of pathogen reduction.. The most commonly
used among commercially available biostimulators by Polish producers is
the preparation of Asahi SL.. It contains in its composition of phenolic
compounds (ortho- and para-nitrofenolan sodium and 5-nitrogujakolan
sodium), which increased synthesis occurs naturally in plant cells during
stress conditions for them.
The aim of the experiment was to determine the effect of biostimulator
Asahi SL on the growth of some species of fungi.
Isolates of Fusarium fungi were used in the study. The experiment was
conducted at 22 ° C, in triplicate, and four variants of concentration of the
preparation. Petri dishes were placed on the medium containing 7-daysgrown mycelium with a diameter of 4 mm. Observations and measurements
of the diameter of the mycelium were performed after 7 and 14 days of
incubation. The obtained results were subject to analysis of variance
(ANOVA) using standard statistical methods. Means were compared using
0.01.
Fisher’s least significant difference (LSD) test at
The results of the experiment show that the fungi used in the study have
varied the in their growth rate, and respond differently to different
concentrations of the biostimulator in the medium.
Sowa kluczowe: biostymulatory, ochrona
21
WSTĘP
Wprowadzenie integrowanej produkcji roślinnej, w tym także integrowanej
produkcji zbóż po 2014 roku niesie za sobą konieczność wykorzystania
w ochronie roślin metod nie chemicznych, zwłaszcza metody
agrotechnicznej i hodowlanej. W związku z wycofaniem wielu preparatów
chemicznych dobór odpowiedniego środka ochrony roślin stwarza rolnikowi
wiele problemów. Nową grupę preparatów stosowanych w nowoczesnej
technologii upraw polowych zajmują biostymulatory [Kozak 2009].
Biostymulatory wpływają na przebieg procesów życiowych w roślinie,
wspomagają naturalne mechanizmy obronne, a pośrednio wpływają także
na ograniczenie rozwoju patogenów [Michalski i in. 2008]. Spośród
dostępnych na rynku biostymulatorów najczęściej stosowanym jest
preparat Asahi SL. Zawiera on w swoim składzie związki fenolowe (ortoi para-nitrofenolan sodu oraz 5-nitrogujakolan sodu), których nasilenie
syntezy występuje naturalnie w komórkach roślinnych, podczas warunków
dla nich stresowych. Działanie preparatu polega na wspomaganiu roślin
narażonych na czynniki stresowe takie jak: złe warunki pogodowe,
siedliskowe oraz porażenie przez patogeny grzybicze. Powoduje on m.in.
polepszenie wigoru roślin poprzez poprawienie turgoru komórek oraz
gospodarki hormonalnej [Ogórek i Pusz 2011].
CEL BADAŃ
Celem przeprowadzonego doświadczenia było określenie wpływu
biostymulatora Asahi SL na wzrost wybranych gatunków grzybów z rodzaju
Fusarium.
MATERIAŁ I METODY BADAŃ
Do badań wybrano izolaty grzybów rodzaju Fusarium. Izolaty Fusarium
oxysporum wyizolowane zostały z pszenżyta, natomiast pozostałe grzyby
wyosobniono z podstawy łodygi rzepaku. Pochodziły one z kolekcji Zakładu
Fitopatologii i Mikologii Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Czyste
kultury wybranych izolatów uzyskano metodą kultur jednozarodnikowych.
Zarodniki przenoszono na zestaloną i zakwaszoną pożywkę PDA (Potato
Dextrose Agar) frmy Biocorp.
Doświadczenie wykonano w warunkach temperatury pokojowej (22 oC),
w trzech powtórzeniach oraz następujących wariantach stężeniowych
preparatu: 0,4 l·ha-1 (0,133g preparatu na 100ml pożywki), 0,6 l·ha-1 (0,2g
preparatu na 100ml pożywki - dawka zalecana dla Asahi SL), 1,0 l·ha-1
(0,33g preparatu na 100ml pożywki) oraz 0,0 l·ha-1 (kontrola). Na pożywce
umieszczono krążek 7-niowej grzybni o średnicy 4 mm. Obserwacje
i pomiary średnicy grzybni wykonano po 7 i 14 dniach inkubacji.
22
Uzyskane wyniki poddano analizie wariancji (ANOVA), przy użyciu
standardowych metod statystycznych (pakiet ,,Statistica 9.0”). Średnie
porównano za pomocą testu Fishera na poziomie istotności (LSD) α 0,01.
WYNIKI
Analiza wyników przeprowadzonego doświadczenia wykazała, że
biostymulator wpływa hamująco na wzrost grzybni wybranych izolatów
Fusarium (tab. 1, 2). Na wykresach 1 i 2 przedstawiono oddziaływania
poszczególnych dawek Asahi SL na wzrost grzybni wybranych izolatów.
Po 7 dniowej inkubacji odnotowano, że dawki Asahi SL wykazały działanie
hamujące wzrost grzybów wprost proporcjonalnie do ich stężenia dla obu
izolatów
F.
oxysporum,
F.
culmorumorazpierwszego
izolatu
F. poae. Jednakże pod względem statystycznym wyniki te nie rożną się
istotnie. Izolat drugi F. poae nie reagował na dawki preparatu zgodnie ze
wzrostem jego stężenia. W przypadku F. oxysporum odnotowano
najmniejszy wzrost grzybni w odniesieniu do próby kontrolnej (tab.1).
Biostymulator Asahi SL po 14 dniach hamował wzrost prawie wszystkich
izolatów grzybów wykorzystanych w doświadczeniu, ale tylko niektóre
oddziaływania były istotne statystyczne. Pod względem statystycznym
istotny były tylko wpływ preparatu na wzrost oba izolaty
F. oxysporum. Podobnie jak po pierwszym okresie inkubacji wzrost izolatu
drugiego F. poae nie był hamowany. W przypadku F. oxysporum
odnotowano najmniejszy wzrost grzybni pod wpływem preparatu Asahi SL
w odniesieniu do próby kontrolnej (tab. 2).
23
Tabela 1/Table 1
Oddziaływanie dawek preparatu Asahi SL na wzrost grzybów po 7 dniach
/The impact of the doses of Asahi SL on the growth of fungi after 7 days
średni wzrost kolonii [mm]
average increase of colony [mm]
dawka
-1
[l·ha ]
dose
-1
[l·ha ]
Izolat 1
Izolat 2
Izolat 1
Izolat 2
Izolat 1
Izolat 2
0,0
41,0 a*
38,0 a
58,0 a
67,2 bc
57,9 a
48,0 a
0,4
40,0 a
35,0 a
58,7 a
70,4 ab
55,6 a
49,9 a
0,6
37,8 ab
34,0 a
54,7 a
72,3 a
55,3 a
47,5 a
1,0
36,3 b
32,0 a
53,8 a
66,9 a
56,9 a
43,4 a
F. oxysporum
F. poae
F. culmorum
*Wartości w kolumnach oznaczone tą samą litera nie różnią się istotne. Test Fishera poziom
istotności (LSD), α 0,01
*Values in columns marked with the same letter are not significant differented. Fisher's least
significant difference (LSD) test, α 0,01
Tabela 2/Table 2
/ The impact of the doses of Asahi SL on the growth of fungi after 14 days
średni wzrost kolonii [mm]
dawka
-1
[l·ha ]
dose
average increase of colony [mm]
F. oxysporum
F. poae
F. culmorum
-1
[l·ha ]
Izolat 1
Izolat 2
Izolat 1
Izolat 2
Izolat 1
Izolat 2
0,0
67,5 a*
63,6 ab
79,3 a
84,0 a
85,0 a
85,0 a
0,4
64,5 ab
65,0 a
79,1 a
84,6 a
85,0 a
84,0 a
0,6
60,0 ab
57,5 bc
78,7 a
85,0 a
84,0 a
84,0 a
1,0
57,6 c
51,1 c
75,6 b
85,0 a
83,0 a
83,0 a
*Wartości w kolumnach oznaczone tą samą litera nie różnią się istotne. Test Fishera poziom
istotności (LSD), α 0,01
*Values in columns marked with the same letter are not significant differented. Fisher's least
significant difference (LSD) test, α 0,01
24
(growth of colony [mm])
wzrost kolonii [mm]
90
80
70
60
50
40
30
20
0
0,4
0,6
daw ka [l·ha-1]
F. oxysporum - 1
F. poae - 2
1
(dose [l·ha-1])
F. oxysporum - 2
F. culmorum - 1
F. poae - 1
F. culmorum - 2
wzrost kolonii [mm]
(growth of colony [mm])
Rysunek 1/Figure 1
Oddziaływanie dawek preparatu Asahi SL na wzrost grzybów po 7 dniach/
The impact of the doses of Asahi SL on the growth of fungi after 7 days
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
0
0,4
0,6
daw ka [l·ha-1]
F. oxysporum - 1
F. poae - 2
1
(dose [l·ha-1])
F. oxysporum - 2
F. culmorum - 1
F. poae - 1
F. culmorum - 2
Rysunek 2/Figure 2
/ The impact of the doses of Asahi SL on the growth of fungi after 14 days
25
DYSKUSJA
Grzyby z rodzaju Fusarium są jedną z najważniejszych grup patogenów
roślin [Guarro i Gené 1995]. Ponadto wydzielają one różne metabolity
wtórne m.in. mikotoksyny, które stanowią poważne zagrożenie dla
bezpieczeństwa żywności i zdrowia ludzi oraz zwierząt [Bai i Shaner 2004,
Frandsen i in. 2006]. Wiele mikotoksyn jest niewrażliwych na obróbkę
cieplną, w wyniku czego są stabilne podczas standardowych procesów
przygotowywania żywności i pasz [Pokrzywa i in. 2007].
Obecnie głównym sposobem walki z tymi patogenami jest metoda
chemiczna. Jednakże biorąc pod uwagę wzrost zapotrzebowania na
produkty wytwarzane metodami ekologicznymi, rolnicy zmuszeni są do
szukania nowych środków walki z patogenami roślin. Jednym z wyjść może
być wprowadzenie preparatów na bazie substancji nie szkodliwych dla
środowiska [Panasiewicz i in. 2008]. Do preparatów takich zalicza się m.in.
biostymulatory, których zadaniem jest zmniejszenie negatywnego wpływu
warunków siedliskowych na rośliny [Maciejewski i in. 2007].
Biostymulatory nie są fungicydami, ale w pewnym stopniu mogą chronić
roślinny również przed chorobami powodowanymi przez grzyby m.in.
poprzez zwiększenie ich naturalnej odporności. Potwierdzają to badania
Saniewskiej [2000], która stwierdziła iż stosowanie preparatu Atonik SL (ta
sama substancja aktywna jak w preparacie Asahi SL) wpływa korzystnie na
zdrowotność roślin ozdobnych. Podobne rezultaty uzyskali Pusz
i Pląskowska [2008] stwierdzając pozytywny wpływ biostymulatora Asahi
SL na porażenie łodyg rzepaku przez Sclerotinia sclerotiorum.
W przeprowadzonym doświadczeniu po obu okresach inkubacji zauważono
hamujący wpływ Asahi SL na wzrost większości grzybów z rodzaju
Fusarium użytych do badań. Właściwości inhibicyjne preparatu w wielu
przypadkach wzrastały wraz z jego stężeniem, ale tylko po 14 dniowej
inkubacji były istotne statystycznie dla obu izolatów F. oxysporum.
Podobne tendencje zauważył Ogórek i in. [2011] badając wpływ Asahi SL
na wzrost grzybów z gatunku Fusarium oxysporum. Stwierdzili oni, że
zarówno po 7 jak i 14 dniowej inkubacji właściwości inhibicyjne Asahi SL
utrzymywały podobne tendencje. Inhibicyjne właściwości Asahi SL
potwierdza również doświadczenie Ogórka i Pusz [2010]. Badali oni wpływ
Asahi SL na wzrost grzybów Fusarium spp. oraz Alternaria alternata,
Rhizoctonia solani i Sclerotinia sclerotiorium. Jednak stwierdzili oni, że
najsilniej hamowany jest wzrost izolatów F. oxysporum przez ten
biostymulator.
Należy podkreślić, iż biostymulatory są preparatami wspomagającym
rośliny w sytuacjach stresowych, jednak nie zastąpią przeprowadzenia
zabiegów pielęgnacyjnych przed agrofagami, w uprawach polowych, jak
i terenach zielonych.
26
WNIOSKI
1. Preparat Asahi SL w zależności od zastosowanej dawki wpływa na
ograniczenie wzrostu grzybów z rodzaju Fusarium.
2. Właściwości inhibicyjne preparatu
w obydwóch okresach badań.
Asahi
SL
utrzymywały
się
3. Biostymulator Asahi SL prawdopodobnie może być stosowany do
ograniczenia wzrostu wybranych gatunków grzybów z rodzaju
Fusarium.
LITERATURA
1. Bai G.H, Shaner G., 2004. Management and resistance in wheat and
barley to Fusarium head blight. Annual Review of Phytopathol., (42):
135–161.
2. Frandsen R.J., Nielsen N.J., Maolanon N., Sorensen J.C., Olsson S.,
Nielsen J., Giese H., 2006. The biosynthetic pathway for aurofusarin in
Fusarium graminearum reveals a close link between the
naphthoquinones and naphthopyrones. Mol. Microbiol., 61(4): 1069–
1080.
3. Guarro J, Gené J., 1995. Opportunistic fusarial infections in humans.
Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., (14): 741–754.
4. Kołaczyńska-Janicka M. 2004. Wieś Jutra 2004, nr 3, s.25-26
5. Kozak M., 2009. Biostymulator, dobry wybór. Agrotechnika 3: 61-62.
6. Maciejewski T., Szukała J., Jarosz A. 2007. Influence of biostymulator
Asahi SL on qualitative tubes of potatoes. . J. of Res. and Apll. in
Agricult. Eng., 52(3): 109–12.
7. Michalski T., Groszkiewicz-Janak J., Bartos-Spychała M. 2008.
Skuteczność Asahi SL w ochronie mieszanki jęczmienia z pszenicą
w porównaniu do siewów czystych. Biostymulatory w nowoczesnej
uprawie. Warszawa , 7-8.02.2008.
8. Ogórek R., Łobczowski M., Pusz W. 2011. Wpływ biostymulatora Asahi
SL na wzrost wybranych szczepów Fusarium oxysporum Schlecht.
Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych (w druku).
9. Ogórek R., Pusz W. 2010.. Możliwości wykorzystania biostymulatora
Asahi SL w ochronie roślin na terenach zurbanizowanych. Monografia:
27
,,Problemy ochrony roślin na terenach zurbanizowanych”, red E.
Pląskowska, 40–46.
10. Panasiewicz K., Sulewska H., Koziara W. 2008. Efficacy of biological
and chemical active compounds in protection of Triticum durum against
fungal diseases. Journal of Research and Applications in Agricultural
Engineering, 53(4): 30–32.
11. Pokrzywa P., Cieślik E., Topolska K. 2007. Ocena zawrtosci
mikotoksyn w wybranych produktach spożywczych. Żywność. Nauka.
Technologia. Jakość, 3(52); 139–146.
12. Pusz W., Pląskowska E. 2008. Wpływ stosowania preparatu Asahi SL
na zdrowotność rzepaku ozimego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 531:
185-191.
13. Saniewska A. 2000. Wpływ preparatu Atonik SL na hamowanie
wzrostu i rozwoju niektórych gatunków grzybów chorobotwórczych dla
roślin ozdobnych. Zesz. Nauk Inst. Sadown. i Kwiac. 7: 145-153.
28
Belán Miroslav,
Michalík Peter
Tarasovičová
Adriána,
Kasina
Marek,
Technical University of Košice, Faculty of Manufacturing Technologies
with a seat in Prešov(Slovak Republic)
Machining of austenitic steels with HSS tools with
using of ozone as coolant
ABSTRACT
The machining of austenitic chromium-nickel steel is difficult for several
reasons. This material is cold hardening and has low thermal conductivity.
The machining of these materials may cause sticking of the material to the
tool, which can cause instrument fracture and the loss of his cutting ability.
These facts put heavy demands on cutting tools. One possibility to machine
austenitic steels is their machining with tools of HSS and HSS-PM at
cutting speeds in the range of 10m/min. to 35m/min .. These tools are
characterized by high toughness and sufficient hardness at lower
temperatures. In order to prevent loss of hardness of the tool at high cutting
temperatures, was used ionized air (ozone) as an organic process medium,
which is characterized by strong oxidizing effects and relatively high
thermal conductivity. The aim of partial experiments were performed to
identify the impact of application of this gaseous medium for tool resistance
and cutting parameters influence changes in quality of machined surface.
Article was a direct support of the Ministry of Education to tackle the grant
project VEGA no. 1/0885/10.
Key words: ozone, austenitic steel, HSS, the roughness of finished
surface, wear
USED MATERIAL
Corrosion- resistant austenitic steels due to their increased resistance to
corrosion used in larger quantities than ferritic and martensitic corrosionresistant steel.[9]
The most commonly used types of austenitic corrosion-resistant steel is
steel with the designation of 1.4301 (17 to 19.5% Cr, 8 to 10.5% Ni, 0.07%>
C) [9].
Usually these steels are supplied in the soft annealed condition and
annealed to soft and cold drawing condition. This material is characterized
by large strain hardening of cold, low thermal conductivity and greater
susceptibility to sticking to the cutting tool. Machinability is thus very
complex. In general, these steel is difficult machinable than steel alloy.
29
The reason of cold hardening is the conversion of austenite into martensite
at high strain rate. The cold hardening effect can be so intense that the
machined surface may result points to an extremely high hardness, 400 to
500 HB with a thickness of 0.1 mm. This fact is very important in the choice
of cutting tool geometry, while a negative front angle and cutting tool wear
increasing the hardened layer. Positive front angle and sharp cutting edge
tool acting contrary. As for the cutting conditions, it is appropriate to choose
the depth of cut and feed rate so that the tool during the machining can get
behind the hardened layer. [2,6]
Low thermal conductivity is a problem that affects the choice of cutting tool
material. Heat from the primary and secondary deformation is not
preferentially drawing- off with a chip and also heat transfer from the zone
of cutting back in the material is limited. The reason is the high content of
chromium as alloying element, which reduces the thermal and electrical
conductivity. In the area of cut remains more heat, which prejudicing tool
life. [3,4,11]
USED COOLANT
As a cutting environment (gaseous coolant) was used ozone. In the case of
machining of austenitic corrosion-resistant steel has not been possible to
fully exploit the effects of wetting and lubricating the gaseous coolant,
because this material is not only resistant to corrosion, but also to
oxidation. Theoretically, there could be lubricating effects of strongly
oxidizing coolant to rebound on the instruments, because there were CoHSS cutters used without PVD coating and the tools contain only about
a quarter of content of chromium from machined austenitic steels. Currently
PVD coating method provides tools to oxidation resistance. This cutting
environment was chosen because of its environmental friendliness, better
distribution to the point of cutting and specific heat capacity, which is similar
to air and pure Oxygen. To generate ozone was used equipment from
LifeTech Figure 1 [7]
Intensity of supplied gaseous medium can be controlled by the compressor,
which is able to transport 14 liters of gas per minute. Ozone concentration
can be controlled with rotary switch on the ozone generator. Ozone is an
extract from the workpiece and subsequently neutralized by the
neutralization unit.
30
Fig. 1 Ozone generator with neutralization unit
For the experiments were used cutting tools of high speed steel (HSS-Co)
with a given content of alloying elements:
Fig. 2 Content of alloying elements in tools[8]
THE PARAMETERS OF CUTTING TOOLS

diameter of front cylindercutter-16mm

diameter ofclampingpart-[h6] 16 mm

length of cutting section-32 mm

mill-length- 92 mm

4 teeth

uniform spacing of teeth

without PVD coating

front angle γ = 12 °

N-type universal milling machines, suitable for materials up to 900 Mpa

a tooth through the center [10]
31
PARTIAL EXPERIMENT
Currently for machining of austenitic corrosion-resistant steels are most
used tools from sintered carbides, that compared with conventional cutting
tools from high speed steel and high-speed steels produced by powder
metallurgy, retain their hardness also at higher cutting speeds. Sintered
carbides, however, lagged behind the tools of HSS and HSS-PM with their
toughness, feed rate per tooth and price. Tools of HSS and HSS-PM can
be after wearing free of coantig, grinded and re-coated. Increasing of
cutting performance for tools from HSS and HSS-PM is possible by
increasing the axial and radial depth of cut. If we want change the cutting
conditions, we must respect the stability of cutting process.[1,5]
Cutting power : Q  a p  ae * v f *10 3 [cm3/min.]

ap- axial depth of cut

ae- radial depth of cut

vf- feed rate [5]
(1)
This partial experiment was realized aimed to investigate the effects of
change of cutting parameters on the resulting machined surface, measure
the impact of used coolant on the wear of cutting tools and get results
(etalon) for multicriteria evaluation of cutting properties of cutting tools from
high-speed steels produced by conventional and powder metallurgy.
According to the literature HSS Milling Smart Guide is for uncoated cutting
tools made of HSS-Co determined a maximum cutting speed to value from
10 to 15 m / min. During this experiment was achieved in three cases
a maximum cutting speed 29 m / min. and in each case there was not
a wearing on the back surface. The cutting parameters were changed
spindle speed (cutting speed) and feed per tooth. All experiments were
carried out as co-milling. The length of the milling area in each case was
100 mm. Roughness values were measured using the Mitutoyo SJ-device
400th. Each of the machined surfaces was evaluated by 3 - times and the
average value was recorded in the chart.
Cutting parameters were:

spindle speed - 290, 360, 580 [rev.min.]

feed per tooth- 0,0078; 0,0125; 0,0155; 0,015; 0,024; 0,025; 0,03; 0,04;
0,05 [mm/zub]

radial and axial depth of gut- ap= 8mm, ae= 2mm
32
CONCLUSION
Fig. 3 Character of machined surface
The
best
values
of
roughness
characterized
by
a roughnessheightofroughnessprofileRzhave been achieved in terms of
spindle speed 580 rpm. and feed per tooth of 0.015 mm. Similar values
were reached at a speed of 360 rpm. and feed per tooth of 0.0125 and
0.0243 mm. Properties of appliedcoolantcould notbeusedinfull, because
theworkpieceischaracterized
byhigh
resistancetooxidation.
This
preventstheformationof oxidizedlayeron theworkpiece, whichwoulddirectlyat
thecutting siteact as a lubricatinglayer.
Therefore wasusedonlythe coolingcapacityof gaseousmediaanditsability
tobetterpenetrateinto thecuttingsite. Coolingeffectandability topenetrateinto
thecuttingsite, however, weresufficient. Lower cutting speeds compared
with cutting speeds applied during the machining with hard metals ensured,
that there is no curing a thin layer of workpiece before the cutting tool, ergo
the workpiece material was not exposed to high strain rate. In the
implementation of other experiments can take advantage of HSS tools
machining with high axial depth of cut. Increasing the axial depth of cut
would provide burden reduction by-bit per unit of its length and also would
increase the cutting performance. To increase the durability of cutting tools
could be used air stream cooled to -5 ° C. and more On the test
instruments was also observed on the back surface wear VB, as well as
other forms of wear. The maximum wear value VB, which was measured
on the back surface of cutting tools after time 20 min. was 0.2 mm. In the
case of one instrument was observed brittle fracture, where there is
destruction of three teeth and hence the loss of the cutting ability of the
instrument.
All performed experiments showed that the examination of cutting
materials for the application possibilities is justified, not only in terms of
technology, but also from an economic point of view.
33
REFERENCES
[1] HUMÁR, Anton. Materiály pro řezné nástroje. Praha: MM publishing
s.r.o, 2008. 242 s. ISBN 978-80-254-2250-2
[2] KUDELA, Miroslav. Sandvik. Prekladateľ. Príručka orábění. Praha:
Sandivik CZ, s.r.o. za pomoci nakladateľstva Scientia, s.r.o, 1997.
918 s. ISBN 91-97 22 99-4-6
[3] VASILKO, Karol. Analytická teória trieskového obrábania. Prešov:
Fakulta výrobných technológií TU v Košiciach, so sídlom v Prešove,
2007. 338 s. ISBN: 978-80-8073-759-7
[4] VASILKO, Karol; HRUBÝ, Jindřich; LIPTÁK, Ján. Technológia
obrábania a montáže. Bratislava: Alfa, 1991. 494 s. ISBN 80-0500807-4
[5] BACH, Pavel. HSS nástroje z PM ocelí pro výkonné a ekonomické
frézování titanových slitin. Machining&Tooling Magazine, 2/2009, 5054.
[6] LUKOVICS, I.; BÍLEK, O. High Speed Grinding Process.
Manufacturing Technology,8/ 2008, 12-18. ISSN 1213248-9.
[7] MATIJA, Rudolf; MIŠÍK, Ladislav; HLOCH, Sergej. Využitie
procesných médií. Strojárstvo/Strojárenství, 2/2009, 2-3. ISSN 13352938
[8] HSS Smart Guide 01 Introduction:[online].Available on the internet:
http://www.hssforum.com/SmartGuideEN.htm
[9] Inox spol. s r.o., vlastnosti antikorových materiálov:[online]. Available
on the internet:
http://www.inoxspol.cz/nerezova-ocel-14301.html
[10] Frézovacie nástroje:[online]. Available on the internet:
http://www.zps-fn.cz/
[11] Vplyv legujúcich prvkov na vlastnosti ocelí:[online]. Available on the
internet:
http://www.fpt.tnuni.sk/kfim/predmety/rocnik1/nauka_o_materiali/pdf/v
plyv_legujucich_prvkov_na_vlastnosti_oceli.pdf
34
Bilous Oleksiy, Solop Andriy
LvivNationalAgrarianUniversity
Mechanics and power faculty
Causing of wearproof coverage by method electro- and
spark alloying with application of eutectic electrode
material
ABSTRACT
In work the analysis of the literary data connected with use of an electrospark alloying for tool hardening is carried out.
Necessity of working out new tungstenless electrode materials with eutectic
structure for improvement of technologies of an electro-spark alloying is
proved. Therefore, the structure new eutectic system Fe-Mn-C-B-Si-Cr-Li
alloy has been developed, the manufacturing techniques of an alloy are
offered by a sintering method.
Analysis carrying out received a new alloy by means of modern a research
method was the following stage researches, namely: electronic
spectroscopy on microprobe JAMP-10S (JEOL) where it is established that
the alloy break has viscoplasticitycharacter and at it there are all elements
of system Fe-Mn-C-B-Si-Cr-Li. The x-ray-phase analysis on
diffractometerwith use monochromatic Coα - radiation has shown to "DronUM1" presence in an alloy of following phases: α-Fe, Fe3 (B, C), Fe2B, Fe3
(Si, B)
Work is written on 23 pages to the text, consists from introduction, 5
sections, contain 3 drawings and 2 tables.
Keywords: an electro-spark alloying, eutectic
break, a x-ray-phase method.
alloy, fractographyof a
INTRODUCTION
The analysis of row of works about creation of new electrode materials for
an electro-spark alloying (ESA) shows that lately prevails tendency to
development of tungsrenless of electrode materials [1, 2, 3]. It is related to
the greater economy and possibility of replacement of deficit a tungsten
and cobalt. By confirmation there are numerous researches it from the
receipt of alloys with an eutectic structure [4-5], that are dispersible are the
fixed alloys with optimum correlation of hardness and plasticity due to a
presence in the structure of plastic matrix and reinforcing phases.
Correlation of such phases can be purposefully changed, arriving at thus
the receipt of eutectic alloys with the set complex of their properties.
35
That touches wearproofness of coverages which are inflicted from such
eutectic alloys, and, in particular, by an electro-spark treatment, the
optimum ranges of correlations of elements of alloy are in this case
possible also, and at the same time plastic and reinforced phases which
change his wearproofness substantially.
1. GROUND OF CHOICE OF ELEMENTS FOR ALLOYING OF THE
SYSTEM FE – MN – C – B, THEIR CONCENTRATIONS AND
DEVELOPMENT OF COMPOSITION OF COMPONENTS OF
ELECTRODE ALLOY
For base material chosen the system Fe – Mn – C – B, which allows to get
in a structure carbides and metals boride, that promotes hardness,
wearproofness, thermal stability and corrosive firmness considerably [6].
Basis of coverage (iron) is a main element, which is included in composition
of toolpiece and forms hard solutions, compounds and carbides. A carbon
and coniferous boron form with iron an eutectic, and also ultrastrong
carbides, and boride. In addition, it has high enough diffusive penetrating in
the process of satiation of basis of coverage and, as marked higher, they
effectively form hard solutions and compounds. Borides also high firmness
to the abrasive wear as compared to refractory carbides and oxides [7].A
manganese have high properties of bringing together with iron and can
easily replace it in carbides, simultaneously promotes plasticity and their
dispersion at the maintainance of high durability and thermal stability. It
also is a good carbide creative element.
Is a manganese instrumental in displacement α→γconverting into the side
of considerably lower temperatures. Speed of flowing of diffusive
processes, which slows speed of transformation of austenite in martensit,
diminishes thus [6] .
The analysis of diagrams of the state shows [6] that with the purpose of
formation of coverages of eutectic type they must have the followings
concentrations of elements (on weight):

86,0 ...97,4% iron;

2,2 ...13% to the manganese;

0,4 ...to a 1,5% carbon;

to 3,5% coniferous boride
Accepting the alloy of Fe – Mn – C – B for basis in the range of
concentrations which the eutectic melting (see higher) is at, to it finished
mixing such elements, as a chrome and silicium, that allowed substantially
to promote the level of mechanical descriptions (hardness, wearproofness)
and corrosive firmness .
36
As known, introduction of silicium, which is included in a solution with iron
(to 15%), substantially promotes hardness and limit of durability of alloy at
high temperatures, and at low - offers resistance corrosion. Also does
silicium narrow the limit α-solution (more than 3%), an alloy up to the
temperature of melting feels no phase transformations.
Introduction of chrome from 6% to 20% considerably promotes corrosive
firmness at to simultaneous influence of mechanical tensions[6].
It should be noted that mixing in refractory admixtures (does the
temperature of melting of chrome and silicium exceed 1400 Co and 1500 Co
accordingly) does not result in the increase of temperature of synthesis of
coverage, so as there is the partial melting of charge at their receipt, but
fusion which appeared muffles the not cut-in particles of powder-like
mixture as though, a diffusive redistribution is considerably initiator them on
all volume of liquid phase [8, 9] .
A wearproof eutectic alloy was thus developed with the high enough level
of physical - mechanical parameters [10], which is used for overcoating on
a toolpiece.
For the receipt of the indicated eutectic alloy such components are used : Ч
- 20, B2O3, Fe Mn, FeCr, FeSi. Therefore harmful admixtures - sulphur,
phosphorus appear in his composition, oxygen but other. These harmful
admixtures sharply reduce the complex of physical – mechanical properties
of material, because they take place on borders of grains, and it does
material fragile, less plastic. The results of researches assert that in
material is phosphorus to 0,08%, and sulphurs to 0,09%.
Consequently, to promote the complex of physical - mechanical properties
of material, and with it official properties of toolpiece, such, as longevity,
wearproofness, reliability, volume of the taken off shaving, to our opinion, it
is possible by introduction to his composition of new element, which would
have large bring together to phosphorus, sulphur, oxygen and other
components, and would provide cleaning of border of grains from these
harmful admixtures.
The analysis of literary data shows that one of the most effective elements
lithium can come forward in such role [9]. Mixture in to the alloy of lithium
promotes mechanical properties and corrosive firmness, the limit of fluidity
and durability, hardness rises in particular, treatment gets better cutting
[11]. Lithium in steels and alloys, having a high cognation to oxygen,
sulphur and phosphorus, used for degassing, and also for bundle sulphur
and phosphorus [12, 13]. Introduction of lithium strengthens general
desulfuration of alloy, condense a structure near-by grains, purges from
phosphorus and excretions of oxide, that the wearproofness promotes in an
aggregate.
Thus, supposition is done, that known and used by us in previous
researches [14, 15] the eutectic alloy of the system Fe-Mn-C-B-Si-Cr for
37
the increase of firmness of cutting instrument at treatment of materials, at
alloying his lithium, can give an additional positive effect in relation to
firmness of cutting instrument.
It should be noted that lithium with a groundmass (by iron) does not cooperate practically. It follows from literary information, that lithium does not
dissolve in hard iron. Boiling lithium (boiling point 1370 Co) erose the iron,
but diffusions of lithium in iron to 1200 Co it is not observed [12].
Like does lithium co-operate with a carbon which only at a temperature 165
Co forms an eutectic (at 0,1% on mass of lithium) [13]. The analysis of
diagrams of the state of lithium shows with a chrome and silicium, that a to
5% (on mass) lithium does not have co-operation both in the liquid (two
liquid liquids which are unmixed appear) and in hard, state [13].
There is not information about co-operating of manganese with lithium. We
know well, that a manganese without restriction dissolves in iron both in the
liquid and in hard, state, that’s why probability of co-operation of it with
lithium absents practically. Boride at co-operating with lithium in correlation
1:6 forms black powder. Research X-ray structural show that powder is
mixture of the coniferous of boride and unidentified boride of lithium [13]. It
is therefore impossible to do a certain conclusion neither about his
composition nor about his structure.
It is possible to draw conclusion from higher said, that with basic
components which form eutectic material of the system Fe-B-Mn-C-Si-Cr,
lithium does not co-operate practically, what can not be said about harmful
admixtures which appear in this alloy at his synthesis. At co-operating of
lithium with sulphur does the sulfide of lithium (Li2S) appear at the
temperature of melting 975 Co [13].
Phosphorus with lithium forms two phosphides of LiP and Li3P, at what Li3P
has a hexagonal grate as Ni3As ( a=4,273 Å, s=7,594 Å) [13]. Lithium well
co-operates with oxygen, forming oxides. Lio2 has a face-centered cubic
grate as CaF2 (a=4,602 Å). Li2O2 has a tetragonal grate ( a=5,49 Å, s=7,76
Å) [13].
From literary sources evidently, that lithium links harmful admixtures
intensively, that substantially can promote the level of physical –
mechanical properties of eutectic material.
2. FEATURES OF TECHNOLOGY OF CAUSING OF WEARPROOF
COVERAGE AN ELECTRO-SPARK ALLOYING
As known, electro-spark treatment of metals, in particular, an electro-spark
alloying of metallic surfaces is based on the use of the phenomena which
accompany instantaneous liberation of electric energy. This process is
characterized the high temperature of incandescence of spark by ionization
of interelectrode space.
38
As at ESA the short at times impulses of electric current flow by duration
from 10-3 to 10-5 seconds, taking of heat on an electrode from the place of
digit to periphery is not provided the heat-conducting of metal and due to it
the small volumes of superficial layer are added sharp fluctuations in a
temperature – from the temperature of boiling of metal of electrode to the
temperature in a few ten of degrees.
As a result of it, at first, the change of structure of superficial layer of metal
takes place; secondly, the presence of high ionization of interelectrode
interval creates necessary terms for flowing on the metallic surface of
chemical reactions, which causes the change of composition of superficial
layer of metal.
The result of ESA depends on :

technological parameters (electric mode and specific time);

optimum combination of materials of electrode and processed good;

external of the processed good environments;

qualifications of operator;
The electric mode, which is determined the size of energy, which is
selected in an interelectrode interval, influences on intensity of process of
ESA, that is why there is a necessity to manage this size in the operating
setting of “Elitron-20”. The different modes of treatment, which engulf the
considerable range of powers both for realization of “rough”, are for this
purpose foreseen and high-precision processes of ESA.
Specific time of alloying (time is in minutes, that it is outlaid on treatment of
square centimeters of surface) is closely related to the electric modes.
On more powerful modes in the first minutes of work of causing of metal
carried out most intensively, transference is slowed consequently, halted.
Subsequent work results in destruction of the inflicted layer, and sometimes
and to material of the processed good. Thus, remaining time of treatment
on the powerful and middle modes is not instrumental in causing of new
layer, and to destruction of initial surface.
The size of time at which coverage takes place maхimum depends on
properties of materials which are inflicted and processed. Minimum limit of
time of treatment allows to get continuous coverage of all surface,
maximum limit results in the decline of transfer of metal on good, a surface
very deteriorates as a result, humps appear and temperings.
The different modes of treatment are used depending on requirements to
the processing surface, its cleanness, wholeness, thickness and porousity
of the inflicted layer, and also to the possible size of transitional area
(thermal affected zone which is located under a superficial layer, in which
diffusive processes take place). On the minimum modes of treatment, that
than less energy of impulses of current, the less is a thickness of layer, got
39
in time unit on unit of surface, but the top quality of the inflicted coverage.
The small thickness of transitional area (especially on the tempered
materials) takes place in this case, and the inflicted superficial layer is most
closeness and his surface is cleaner in all. Very often it follows to give
advantages the fixed skims, than to get thick layers which are more porous
and more fragile. The maximum modes of treatment (when more energy is
selected in every single impulse) result in the transfer of greater portion of
material. Mainly the thickness of coverage makes 10...200 mkm with the
height of inequalities of type within the limits of Ra of =2,5...100 mkm, by a
wholeness more than 80%.
In quality electrodes different condactive materials are used.
The effect of ESA largely depends on external of good environments.
During working as a toolpiece which is fixed ESA by a method often
intensification of the cutting modes is instrumental in the additional increase
of firmness. A not less value for achievement of positive results of
application of ESA has qualification of operator. To failings which arise up
during unskilled labour, flashing off of cuttings verges, low wholeness and
unevenness of coverage, presence of humps, belong and temperings.
Taking into account it is all higher said, in quality the sequence of works for
ESA of cutting instrument and laboratory standards the following flowsheet
was accepted (Fig. 1): preparation of surface of the fastened good, direct
treatment of ESA of this surface, on the certain modes of technological
process, control of quality of the inflicted coverage.
Quality of the fixed layer of cutting instrument, especially durability of his
tripping with basis, substantially depends on preparation of cutting verge of
chisel. The process of preparation of surface is included by two stages:
depriving of fat and tooling of surface for overcoating. Depriving of fat
carried out in well-known solvents (except for ethyl petrol, to the acetone
and others like that). After depriving of fat removed tracks of corrosion,
possible dross, other contaminations by polishing and took a surface to
metallic brilliance.
As a result of numerous tests of process of ESA by an eutectic
electrode on setting of "Elitron-20" with different technological parameters,
the most optimum modes of causing of an electro-spark coverage were
accepted on the cuttings edges of cutting instrument:capacity of story
condensers of C = 470 mkF, amplitude of impulses of tension on the
condensers of U = 42 B, working current of Ip=5 A, energy of high bit of W
= 0,37 Joule.Such regime parameters are accepted as a result of the
detailed analysis of influence of the factors described higher on the process
of ESA.
On the cutting instrument of electro-spark coverage after the given modes
it is accepted the basic stages of technological process of causing :

rapprochement an anode (to the electrode) is with a cathode (by good);
40

hasp of workpiece-to-electrode;

decatenation from to the anode of drop of molten metal;

explosion of molten drop;

besieging of material an anode is on a cathode;

a contact of electrode is with the surface of good;

divergence of electrode is with the surface of good.
Control of quality of the inflicted electro-spark coverage was carried out an
external review and 4-10 x whether by magnifying glass (ГОСТ 8309-75).
Depriving of
fat of surface
of detail
Preparation of
detail
Preparation of
equipment is for
causing of EIL
Avoil
Choice of the modes
of operations of EIL
Establishment
Cathode
Fixing in the
of detail is on a
vibrator of Anode
metallic surface
electrode material
Rapprochement an
anode is with a
cathode
----------------------------Causing of EIP is on a
detail
Control of quality of an
electro-spark coverage
41
Magnifying
glass
Fig. 1. Technological flow-chart of causing of an electro-spark coverage
3. STRUCTURE AND BASIC PHYSICAL ARE MECHANICAL
PROPERTIES OF ELECTRODE ALLOY AND WEARPROOF ELECTROSPARK COVERAGE
Erosive firmness of eutecticum alloys in the process of ESA depends on
the row of physical and thermal constants of alloying elements, which
characterize force of interatomic connection and inflexibility of crystalline
structure of alloy, that those factors which influence on correlation of liquid
and hard phases in the products of erosion.Will mark that transference of
electrode material at ESA is carried out actually in liquid and hard forms,
that promotes descriptions of mass transfer and improves quality of
surface. A presence in the structure of eutecticum alloy of fusible
eutecticum is predetermined by an increase as compared to the tungsten
alloy of erosion an anode and increase a cathode in 2...3 times. The
coefficient of transfer is here increased to 93% [ 16].
The fractographies of fracture of eutectic electrode alloy are presented on
Fig. 2. The fracture of alloy in swingeing majority has viscidly plastic
character with the strongly ramified structure of surface.
Specific time of alloying (time is in minutes, that it is outlaid on treatment of
square centimetre of surface) is closely related to the electric modes.
On more powerful modes in the first minutes of work of causing of metal
carried out most intensively, transference is slowed consequently, halted.
Subsequent work results in destruction of the inflicted layer, and sometimes
and to material of the processed good. Thus, remaining time of treatment
on the powerful and middle modes is not instrumental in causing of new
layer, and to destruction of initial surface.
The size of time at which coverage takes place maksimum depends on
properties of materials which are inflicted and processed. Minimum limit of
time of treatment allows to get continuous coverage of all surface,
maximumlimit results in the decline of transfer of metal on good, a surface
very deteriorates as a result, humps appear and temperings.
a)
b)
42
Fig. 2. Fractographies of fracture of electrode eutectic alloy (a, b), x 300.
An image is in the second electrons
Spectroscopy researches of eutectic electrode alloy by the method of
electronic spectroscopy rotined a high equitability chemical elements for
the areas of particles which was added an analysis. In a spectrum there are
all basic chemical elements which enter in the complement of this eutectic
alloy. Except for it, high sensuality of method to the easy elements in the
high-current mode allowed to fix the presence of lithium in an alloy in very
small concentrations.
The standards of electrode alloy as fine-grained conglomerates for
providing of reliable output of current pressed in in an indium. The presence
of indium in this spectrum is explained to intentional out-of-focus the probe
of to 50 nm for determination of content of elements for the surfaces of
fracture. A form and size of peaks of oxygen and carbon (as to the
antagonist of process of oxidization) allows to think about the low degree of
oxidization of surface of fracture.
Study of coarse-fine low power part of spectrum allowed to find out weak
lances. This phenomenon can be explained a segregation on-the-spot
fracture of elements with high diffusive mobility, such as sulphur and
phosphorus.In the resulted spectrum of lance of electrons of iron imposed
with high exactness on basic lances of manganese which does uttery
difficult their division with the purpose of quantitative analysis.
Complete record of distributing of chemical elements stabilizing of them
served as a criterion on the depth of standard. On border of distributing
(transitional layer) formation of tape of oxide took place in the process of
making of standard.
By a X-ray phase analysis in the standard of electrode alloy found out four
phases (table. 1).
Table 1Crystalgeometrical of description of structural constituents in an
electrode alloy
№
Phase
Spatial
Size of crystalline grate, nm
group
а
b
С
1
 - Fe
Im3m
0,2867(1)
-
-
2
Fe3(C,В)
Pbnm
0,4572(1)
0,5110(1)
0,6713(1)
3
Fe2B
I4/mcn
0,5115(1)
-
0,4249(1)
43
4
Fe3(Si,B)
Pbnm
0,4468(1)
0,5335(1)
0,6670(3)
Basic phase - α-Fe with the period of body-centred cube (BCC) grate –
2,867(1)Å. For quantitative composition such phase is register the phase
of type of cement carbide with a rhombic grate - Fe3(C,B) (a=4,572(1)Å,
b=5,110(1)Å, c=6,713(1)Å). Taking into account the difference of the
resulted periods of grate in relation to such in clean Fe3C, it costs to
assume that in our case substituted for part of atoms of Fe other atoms
(Mn, Cr).The third registered phase in a feedstock for an electro-spark
alloying was a tetragonal phase of boride iron - Fe2B (a=5,115(1)Å,
s=4,249(1)Å).Other lines (tabl.1) which remained on the diffractogram of
initial standard, satisfactorily index within the framework of rhombic
structure of isomorphic cement carbide, in which substituted for a carbon
silicium - Fe3(Si,B) (a=4,468(1)Å, b=5,335(1)Å, s=6,670(3)Å).It should be
noted that there is a two-bit of austenite in a standard, however much all
his lances coincide with the strong imprints of other registered phases.
Thus, as a result of researches of structural constituents of eutectic
electrode alloy of the system Fe-Mn-C-B-Si-Cr-Li and it basic physical –
mechanical properties it is set that the eutectic of Fe-B-C will be realized
in this system. Will mark as chance offers, that the basic system Fe-Mn-CB has two eutectic areas [6] the eutectic of Fe-Mn-C and Fe-B-C can be
realized in which.Therefore given higher in a table. a 1 phase composition
of eutectic electrode alloy substantially differs from phase composition of
eutectic electrode alloy of the system Fe-Mn-C-B-Si-Cr (is there a presence
in the α - Fe and γ - Fe, manganese carbide of iron of Fe0,4Mn3,6C and
Fe3C), which was used for causing of ESC during the leadthrough of
comparative
researches of wearproofness of instrumental steels.
Concerning ESC got from the eutectic electrode alloy of the system FeMn-C-B-Si-Cr-Li it should be noted that phase composition of such
coverage is adequate phase composition of eutectic electrode alloy, but
structurally ESC and in this case has the appearance of “white layer”.
The characteristic type of the inflicted electro-spark coverage with the use
of eutectic electrode material is rotined the method of ESA on Fig.3.
Fig. 3. General view of electric spark coverage of inflicted ESA (x 70)
44
Erosive fossulas which appear under an action on metal ground of high bits
take shape, which depends on the diameter of electrode and angle of his
slope to the plane of basis. The diameter of fossulas made 0,5…0,8 mm,
depth of penetration in basis of 80 – 120 mkm, width of the thermal affected
(TIZ) of 70…100 mkm zone. Within the limits of TIZ there is growing of
grain shallow under the action of a spark digit. The same, and also by the
involuntary extrass of material outside a fossula, the presence of
microcracks is explained on the bottom of fossula and them too uneven
microrelief.
On the next stage of researches conducted the estimation of
tribocharacteristic of an electro-spark coverage (ESC) on the machine of
friction of СМЦ – 2, which was carried out at the friction of chisel with a
counterbody at different speeds (6 m/s and 9 m/s) and loading 20 H. Time
made works 300 seconds. The wearproofness of chisels was estimated
after a gravimetric wear by coverages.
Results rotined that maximum values of concentration of elements of the
basic system Fe – Mn – C – B is chosen, coming from possibility of receipt
of alloys of eutectic type in obedience to the diagram of the state [6].
Content of additional alloying elements (to the chrome, silicon) is limited
possibility of receipt of alloys with an eutecticstructure and enhanceable
physical – mechanical properties of coverage which is well described inprocess [6].
That touches an alloying element (to lithium), his introduction to
composition of material less than 0,3% inadvisable, because this
concentration does not allow fully to remove (to link) harmful admixtures,
such as P, S, O2, that take place on borders of grains. The effect of
introduction of lithium goes down these in composition of electrode
material.
Exceeding of maximum value of lithium (1,15% on mass) also worsens the
level of mechanical and operating properties of coverage due to
appearance in his structure of free (unconnected) lithium, because it
practically does not co-operate with basic alloying elements. It sharply
45
reduces descriptions of durability of alloy and worsens wearproofness of
coverage.
Optimum physical – mechanical descriptions of coverage from point of
wearproofness take place at the following composition of components of
electrode material: C - 0,8%; Mn – 3,5%; B – 2,55%; Si – 2,78%; Cr –
9,75%; Li – 0,85%; Fe are other; correlation of B:Li is 3:1. Thus the high
values of wearproofness are marked both in the case of application of steel
of U8 and to steel of R6M5.
CONCLUSIONS
1. Among eutectic alloys which are recommended for causing the method
of EIL, after it physical-mechanical by descriptions a main place is
occupied by materials of the system Fe – Mn – C – B alloyed different
additions, which promote their hardness, corrosive firmness and
wearproofness.To the lacks of the indicated systems behaves
circumstance that at the synthesis of these coverages such harmful
admixtures appear in their structure, as sulphur, oxygen, phosphorus
and other, which substantially reduce the level of official descriptions of
coverages as a result of their fragility.Introduction of lithium to
composition such the coverages allows substantially to reduce
negative influence of harmful admixtures. From literary information
evidently, that lithium is a good deoxidant, purges a structure from
phosphorus and promotes desulphuration of alloy, that is why
introduction of it to the eutectic alloys can give a positive effect on the
increase of firmness of cutting instrument.
2. Technology of receipt of wearproof coverage is offered by the method
of the electro-sparkle alloying with application of eutectic electrode
materials with the admixtures of lithium. The optimum modes are set
for technologies of causing of a wearproof electro-spark coverage on
the cuttings verges of cutting instrument.
3. Research of eutectic alloy by the method of electronic spectroscopy
rotined a high equitability chemical elements for the areas of particles
which was added an analysis. In a spectrum there are all basic
chemical elements which enter in the complement of this eutectic alloy.
Except for it, high sensuality of method to the easy elements in the
high-current mode allowed to fix the presence of lithium in an alloy in
very small concentrations.
4. X-ray phases did the analysis of eutectic alloy rotin the presence of
phases: α- Fe, Fe3(B,C), Fe2B, Fe3(Si,B). At research of wearproof
46
coverage registered sciagraphy, except for imprints α - Fe γ – Fe
maximums of oxide of Fe3o4. After the removal of superficial layer of
coverage of lance of the indicated oxide not registered. Are there three
phase constituents on the diffractograms of the polished standards : α Fe γ – Fe and Fe3(B, C). Does the amount of austenite make thus ~
5%.
REFERENCES
1. ВерхотуровА.Д.,
АлфинцеваР.А.,
РогозинскаяА.А.
идр.
Свойстваизносо-стойкихпокрытийизэвтектическихсплавовхром –
карбид // Порошковаяметаллургия.- 1984.-№ 3- С. 45-50.
2. Электроискровое
легирование
стали
безвольфрамовыми
сплавами / Коваль-ченко М.С., Паустовский А.В., Кириленко С.И.,
Середа Н.Н., Цыбань В.А., Белобородов Л.Н. // Порошковая
металлургия.-1984.-№6.-С. 47-50.
3. Голубец В.М., Пашечко М.И. Принципы создания и особенности
формирования эвтектических покрытий из жидкой фазы // ФХММ.
– 1984.-№6.-С. 25-29.
4. Голубец В.М. Долговечность эвтектических покрытий
коррозионных средах.–К.: Наук. Думка, 1990. – 118 с.
5. Глухов В.П. Боридные
К.:Наук.Думка,1970.–208 с.
покрытия
на
железе
и
в
стали.–
6. Пашечко М.И., Голубец В.М., Чернец М.В. Формирование и
фрикционная стойкость эвтектических покрытий.- К.: Наук.
Думка,1993. – 344 с.
7. Пашечко М.И., Голубец В.М., Способ получения эвтектических
термо-диффузионно-наплавленных покрытий//Металловедение и
терм.обраб.металлов.- 1989.-№6.-С.26-30
8. Голубец В.М., Пашечко М.И. Износостойкость покрытий из
эвтектики на основе системы Fe-Mn-C-B. –К.: Наук. Думка.- 1989.–
160 с.
9. Мальцев
М.В.
Металлография
тугоплавких,
редких
и
радиоактивных металлов и сплавов.М.: Металлургия, 1971.-487 с.
10. Голубець В.М., Білоус О.В. Триботехнічні властивості зміцнених
електроіскровою і лазерною обробкою інструментальних сталей
при точінні деревинних матеріалів // Науковий вісник: Збірник
47
науково-технічних праць. – Львів : УкрДЛТУ. – 2002.- Вип. 12.2. С. 107 – 116.
11. Свойства лития / Гришин В.К., Глазунов М.Г., Аракелов А.Г.,
Вольдейм А.В., Македонская Г.С. – М.: Металлургиздат, 1963. –
115 с.
12. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. – М.:
Металлургиздат, 1962. Т.2.– 707 с.
13. Эллиот Р.П. Структуры двойных сплавов.– М.: Металлургия, 1970.
– 642 с.
14. Вплив виду нанесеного покриття на триботехнічні властивості
ріжучого інструменту / Білоус О.В., Голубець В.М., Юга О.Й., Гасій
О.Б. // Науковий вісник: Проблеми деревообробки на рубежі ХХІ
століття: наука, освіта, технології. – Львів: Престиж. інформ. 1999.- Вип. 9.5. – С. 239-245.
15. Вплив режимів різання на стійкість інструменту при точінні
деревини / Білоус О.В., Голубець В.М., Гасій О.Б., Юга О.Й. //
Науковий вісник. – Львів: УкрДЛТУ. 2000.- №11.1. – С. 88-89.
16. Гасій О.Б. Розробка евтектичних електродів для електроіскрового
зміцнення деталей машин і оснащення: Автореф. дис… канд. техн.
наук: 05.02.01 / ФМІНАН України. – Львів, 1993. – 16 с.
48
Inż. BolestaJoanna, Dr inż. CzekalskiDariusz
Katedra Podstaw Inżynierii
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Charakterystyka zmienności natężenia promieniowania
słonecznego padającego na płaszczyznę nadążającą za
pozycją Słońca w latach 2006 – 2010
/The variation characteristic of the solar irradiation on the
tracking plane in years 2006 – 2010/
SUMMARY
The aim of the study concerns the statistical analisys of hourly values of the
solar irradiance coefficient of variation on the tracking plane based on data
provided by the Faculty of Production Engeenering of Warsaw University of
Life Sciences in years 2006 – 2010. The registered irradiance measures,
expressed in W/m2, are conducted every minute in use of pyranometers on
three different planes: horizontal, southern and tracking plane. The effects
of this consideration are helpful due to the efficiency evaluation of the
tracking plane functioning and also to the elimination of measurement
errors connected with the Sun – tracking device. The improvement of solar
heating systems efficiency comes along with the increasing interest in
renewable sources of energy, in which solar radiation energy, considered
as the clean green energy and practically unlimited, stands for one of the
most crucial positions in Poland.
WSTĘP
Silna i rozwinięta gospodarka energetyczna stanowi fundament
prawidłowego funkcjonowania zarówno w sferze globalnej jak i lokalnej
każdego państwa i regionu. Jednak duży postęp technologiczny, którego
następstwem jest coraz większe zużycie energii, wiąże się także ze stałym
zmniejszaniem się zasobów nieodnawialnych źródeł energii. Obecnie
obserwuje się dwie tendencje dotyczące gospodarowania energią.
Pierwsza z nich dotyczy poprawy efektywności wykorzystania
konwencjonalnych źródeł energii oraz racjonalnego ich eksploatowania.
Druga natomiast, określa rozwój gospodarki energetycznej w kierunku
odnawialnych źródeł energii (OZE), który determinowany jest przez akty
prawne Unii Europejskiej (Pakiet Klimatyczny, tzw. 3x20) bądź Protokół z
Kioto, czyli międzynarodowe porozumienie w sprawie zmian klimatu
i przeciwdziałania tzw. globalnemu ociepleniu [1], [2]. Najważniejszym
źródłem energetycznym warunkującym procesy w atmosferze Ziemi jest
Słońce. Jako źródło energii Słońce cechuje się niewyczerpalnością
zasobów
energetycznych
oraz
największym
potencjałem
49
wykorzystaniaw większości miejsc na Ziemi, co zaowocowało szybkim
rozwojem solarnych systemów energetycznych. Aktualnie energetyka
słoneczna opiera się na poprawie efektywności i sprawności urządzeń oraz
systemów instalacji solarnych, cieszy się jednak niesłabnącym
zainteresowaniem oraz pozostaje dynamicznie rozwijającym się
przemysłem [3], [4].
CEL, ZAKRES I METODYKA PRACY
Do celu i zakresu pracy należy wyznaczenie, prezentacja oraz analiza
godzinowych
wartości
współczynnika
zmienności
natężenia
promieniowania słonecznego (irradiancji) padającego na płaszczyznę
nadążającą za pozycją Słońca w miesiącach lipcu i październiku lat 2006 –
2010. Materiałem źródłowym jest baza pomiarowa zawierająca dane
zarejestrowane ze stanowiska badawczego znajdującego się na terenie
Wydziału Inżynierii Produkcji Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego
w Warszawie. Współczynnik zmienności definiowany jest jako stosunek
wartości
odchylenia
standardowego
do
średniego
natężenia
promieniowania słonecznego. Rejestrowane co 1 minutę wyniki pomiarów
natężenia promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię
absorbera oraz parametry opisujące temperaturę, wilgotność oraz prędkość
wiatru zapisywane są jako dobowe pliki programu LBX. W wyniku konwersji
danych otrzymano bazę arkuszy kalkulacyjnych MS Excel z okresu
rozważanych pięciu lat zawierających wartości zarejestrowanego natężenia
promieniowania słonecznego. Do przeprowadzenia analizy wyznaczonych
w kolejnych etapach parametrów statystycznych obliczono prawdziwy czas
słoneczny dla każdego odnotowanego lokalnego czasu wykonania pomiaru
zgodnie z matematycznymi zależnościami. W każdym z arkuszy
kalkulacyjnych wyznaczono zadane zmienne godzinowe w odniesieniu do
wyznaczonego prawdziwego czasu słonecznego przy wykorzystaniu funkcji
statystycznych programu MS Excel. Obliczono w rezultacie godzinowe
średnie natężenie promieniowania słonecznego, odchylenie standardowe,
medianę oraz współczynnik zmienności.
OBIEKT BADAŃ
Dane empiryczne, będące podstawą do analizy współczynnika zmienności
rejestrowane są na stanowisku badawczym zlokalizowanym na Wydziale
Inżynierii Produkcji Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
przedstawionym na fotografii 1.
50
Fot. 1. Stanowisko badawcze na Wydziale Inżynierii Produkcji SGGW
(opracowanie własne, 2010)
Pomiary całkowitego natężenia promieniowania słonecznego, tj.
bezpośredniego
i rozproszonego
wykonywane
są
przy
użyciu
pyranometrów, które rejestrują wyniki z trzech różnych płaszczyzn:
poziomej, południowej oraz nadążającej za pozycją Słońca. Ponadto
w skład stanowiska badawczego wchodzą czujniki temperatury, wilgotności
oraz parametrów wiatru. Pomiary rejestrowane są w odstępach 1 minuty,
a następnie przewodowo przesyłane do odpowiednich konwerterów
i komputera, gdzie jako przekonwertowane pliki programu LBX firmy LABEL zapisywane są jako pliki dobowe, które umożliwiają stały podgląd
mierzonych parametrów, według kryteriów czasu i wybranej ekspozycji,
także w formie obrazowej, tj. wykresów. Na fotografii 2 przedstawiono
pracownię pyranometryczną, z którą zintegrowane jest stanowisko
badawcze. Elementem zasadniczym z punktu widzenia niniejszego artykułu
jest pyranometr CM 3, dokonujący pomiaru natężenia promieniowania
słonecznego padającego na płaszczyznę nadążającą za pozycją Słońca.
Na fotografii 3 przedstawiono pyranometr CM 3 znajdujący się na
stanowisku pomiarowym na Wydziale Inżynierii Produkcji SGGW.
51
Fot. 2. Pracownia pyranometryczna WIP
Fot. 3. Pyranometr CM 3 śledzący pozycję Słońca, stanowisko WIP
WYNIKI ANALIZ I OBLICZEŃ
Przykładowe zestawienie wyników obliczeń współczynnika zmienności dla
miesiąca lipca roku 2010 zamieszczono w tabeli 1. Analogiczne
opracowania wykonano dla wszystkich miesięcy lipca i października z lat
2006 – 2010. Wyniki badań uwidaczniają pewną tendencję dotyczącą
zależności natężenia promieniowania słonecznego i współczynnika
zmienności. Przy niskich wartościach natężenia promieniowania
52
słonecznego obserwuje się zarówno wysokie wartości zmienności jak
i bardzo niskie. Wynika to z faktu, iż dotyczy to dni o dynamicznie
zmieniającym się zachmurzeniu lub o długotrwałych okresach pełnego
zachmurzenia. Warto zauważyć, że przy wysokim stopieniu zachmurzenia
dokładne śledzenie ruchu pozornego, a w rezultacie pozycji Słońca, nie
skutkuje wzrostem odnotowanych sum promieniowania słonecznego.
Tab. 1. Współczynnik zmienności, lipiec 2010 (opracowanie własne)
Godziny czasu słonecznego
Dzie
ń
6-7
7-8
8-9
910
1011
1112
1213
1314
1415
1516
1617
1718
1819
1
1,0
2
0,6
4
0,2
9
0,45
0,01
0,39
0,45
0,54
0,45
0,68
0,52
0,38
0,17
2
0,0
9
0,0
3
0,0
4
0,02
0,01
0,17
0,01
0,20
0,02
0,02
0,02
0,04
0,09
3
0,0
4
0,0
5
0,0
6
0,53
0,49
0,44
0,31
0,14
0,02
0,42
0,45
0,93
0,97
4
0,1
5
0,5
2
0,3
9
0,39
0,31
0,21
0,26
0,45
0,47
0,37
0,56
0,41
0,94
5
0,6
4
0,0
3
0,3
9
0,59
0,47
0,70
0,68
0,44
0,48
0,10
0,11
0,05
0,45
6
0,0
5
0,0
6
0,2
8
0,41
0,62
0,28
0,36
0,28
0,59
0,77
0,13
0,11
0,63
7
0,3
3
0,3
4
0,4
7
0,47
0,51
0,60
0,59
0,55
0,38
0,50
0,39
0,20
0,30
8
0,2
8
0,3
4
0,3
8
0,20
0,15
0,38
0,34
0,41
0,36
0,39
0,40
0,28
0,54
9
0,0
5
0,0
4
0,0
6
0,02
0,02
0,17
0,04
0,04
0,10
0,06
0,05
0,05
0,10
10
0,0
4
0,0
3
0,0
2
0,01
0,02
0,16
0,04
0,01
0,01
0,02
0,09
0,17
0,18
11
0,0
5
0,0
3
0,0
2
0,15
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,02
0,06
0,11
12
0,0
6
0,0
3
0,0
2
0,40
0,37
0,31
0,30
0,29
0,44
0,04
0,11
0,06
0,14
13
0,1
3
0,3
0
0,4
9
0,10
0,46
0,26
0,35
0,13
0,44
0,32
0,41
0,96
0,81
14
0,0
9
0,2
9
0,0
3
0,09
0,07
0,36
0,64
0,44
0,95
0,78
0,48
0,24
0,49
15
0,0
7
0,0
3
0,0
2
0,01
0,03
0,30
0,17
0,10
0,02
0,02
0,21
0,11
0,41
16
0,6
0
0,4
0
0,5
0
0,04
0,01
0,14
0,31
0,06
0,22
0,21
0,59
0,70
0,20
17
0,0
7
0,0
4
0,0
2
0,01
0,30
0,30
0,35
0,21
0,12
0,52
0,17
0,09
0,53
18
0,5
9
0,6
2
0,3
9
0,35
0,57
0,24
0,12
0,43
0,23
0,21
0,25
0,64
0,51
19
0,2
5
0,1
6
0,3
1
0,52
0,21
0,22
0,29
0,11
0,23
0,27
0,37
0,41
0,36
20
1,1
0,9
0,2
0,29
0,23
0,47
0,69
0,48
0,28
0,34
0,25
0,57
0,57
53
3
3
7
21
0,0
9
0,0
4
0,2
8
0,17
0,18
0,38
0,42
0,25
0,14
0,04
0,24
0,47
0,50
22
0,0
8
0,0
4
0,0
2
0,01
0,01
0,01
0,01
0,21
0,01
0,03
0,04
0,09
0,25
23
0,1
2
0,0
4
0,0
2
0,01
0,01
0,01
0,04
0,42
0,27
0,39
0,32
0,73
0,52
24
0,4
4
0,7
6
0,8
5
0,54
0,39
0,18
0,34
0,46
0,47
0,45
0,82
0,54
0,80
25
0,5
3
0,8
5
0,4
1
0,32
0,35
0,34
0,51
0,54
0,36
0,77
0,78
0,18
0,71
26
0,3
3
0,2
5
0,4
6
0,16
0,21
0,21
0,32
0,41
0,16
0,22
0,31
0,35
0,23
27
0,3
0
0,2
3
0,4
4
0,16
0,13
0,14
0,27
0,16
0,32
0,26
0,23
0,36
0,53
28
0,4
9
0,4
5
0,2
1
0,30
0,30
0,37
0,47
0,34
0,48
0,34
0,38
0,70
0,59
29
0,1
9
0,6
5
0,2
7
0,33
0,52
0,39
0,77
0,59
0,54
0,32
0,17
0,28
0,47
30
0,4
8
0,3
5
0,6
8
0,39
0,33
0,35
0,36
0,27
0,44
0,28
0,31
0,47
0,26
31
0,6
2
0,8
2
0,3
4
0,45
0,43
0,44
0,40
1,01
0,52
0,39
0,36
0,24
0,89
Wykres 1 przedstawia zestawienie średnich wartości natężenia
promieniowania słonecznego zarejestrowane w miesiącu lipcu na
przestrzenia lat od 2006 do 2010, opracowanych dla godzin czasu
słonecznego. Najwyższa wartość natężenia promieniowania słonecznego
przypada w godzinie od 11 do 12. Jednocześnie ilustruje on tendencję
średnich godzinowych wartości współczynnika zmienności dla wszystkich
badanych lat oraz miarę jego zmienności. Wraz z upływem dnia od godziny
9 w lipcu, rosną wartości współczynnika zmienności.
Lipiec 2006 - 2010
700
0,50
0,45
500
0,40
400
0,35
300
0,30
200
Współczynnnik zmienności [-]
2
Natężenie promieniowania [W/m ]
600
0,25
100
0
0,20
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
średnie natężenie
średni współczynnik zmienności
odchylenie współczynnika zmienności
Wyk. 1. Średnie wartości natężenia promieniowania słonecznego oraz
tendencja współczynnika zmienności dla okresu 5 lat (opracowanie własne)
54
Na wykresie 2 porównano współczynniki zmienności badanych lat.
Współczynnik zmienności pokazuje w jakim stopniu wyniki w danych
przedziałach odbiegają od wartości oczekiwanych. Im niższy współczynnik
zmienności tym pewniejszy wynik szacowania. Najlepszym pod względem
zmienności okazał się rok 2006, w którym zanotowano największe wartości
natężenia promieniowania słonecznego w poszczególnych godzinach.
Lipiec 2006 - 2010
Współczynnik zmienności [-]
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
2006
2007*
2008
2009*
2010
Wyk. 2. Zestawienie wartości współczynnika zmienności badanych lat
miesiąca lipca w danej godzinie czasu słonecznego (opracowanie własne)
Wykres 3 przedstawia zestawienie średnich wartości natężenia
promieniowania słonecznego zarejestrowane w miesiącu październiku na
przestrzenia lat od 2006 do 2010, opracowanych dla godzin czasu
słonecznego. Najwyższa wartość natężenia promieniowania słonecznego
przypada w godzinie od 12 do 13. Jednocześnie przedstawia on tendencję
średnich godzinowych wartości współczynnika zmienności dla wszystkich
badanych lat oraz miarę jego zmienności. Wartość współczynnika
zmienności dla miesiąca października na przestrzeni badanych lat osiąga
relatywnie stałe wartości w godzinach od 9 do 15. Od wschodu Słońca do
godziny 9 oraz od godziny 15 do zachodu Słońca obserwuje się gwałtowny
wzrost zróżnicowania wyników pomiarów.
55
Październik 2006 - 2010
0,90
400
0,80
300
0,70
250
0,60
200
0,50
150
0,40
100
Współczynnnik zmienności [-]
2
350
0,30
50
0,20
0
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
średnie natężenie
średni współczynnik zmienności
odchylenie współczynnika zmienności
Wyk. 3. Średnie wartości natężenia promieniowania słonecznego oraz
tendencja współczynnika zmienności dla okresu 5 lat (opracowanie własne)
Na wykresie 4 porównano współczynniki zmienności badanych lat.
Współczynnik zmienności pokazuje stopień, w jakim wyniki w danych
przedziałach odbiegają od wartości oczekiwanych. Im niższy współczynnik
zmienności tym pewniejszy wynik szacowania. Najlepiej pod względem
zmienności wypada rok 2010, w którym zanotowano największe wartości
natężenia promieniowania słonecznego.
Październik 2006 - 2010
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
2006
2007
2008
2009
2010
Wyk. 4. Zestawienie wartości współczynnika zmienności badanych lat
miesiąca października w danej godzinie czasu słonecznego
(opracowanie własne)
Wykres 5 przedstawia wyniki porównawcze wartości średniego natężenia
promieniowania słonecznego na płaszczyźnie nadążnej miesięcy lipca
i października na przestrzenia badanych pięciu lat od roku 2006 do 2010.
Opracowanie dla miesiąca lipca przeprowadzano od godzin od 6 do 18.
Porównanie obejmuje godziny od 7 do 17 według analizowanych godzin dla
56
października. Godziny przed 7 oraz po 17 nie dają znaczących wartości do
porównywania przy tak zróżnicowanych miesiącach. W przypadku obu
miesięcy największe natężenie promieniowania słonecznego przypada na
przedział czasowy od 11 do 12 godziny czasu słonecznego.
Lata 2006 - 2010
700
643,2
599,6
2
637,2
633,7
600
500
617,3
603,2
588,4
538,6
507,4
471,2
400
346,7
300
372,1
376,7
345,4
294,5
280,9
230,8
200
190,6
100
95,0
88,4
0
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
lipiec
październik
Wyk. 5. Porównanie średniego natężenia promieniowania słonecznego
w danych godzinach badanych miesięcy na przestrzeni badanych lat
Krzywe na wykresie 6 opisują zmienność wyników badań dla
analizowanych miesięcy w okresie pięciolecia. Wyniki dla miesiąca lipca
odbiegają nieznacznie od wartości oczekiwanych. Znacząca różnica
między zestawionymi miesiącami, jest zauważalna w godzinach wczesno
porannych oraz godzinach wieczornych.
Lata 2006 - 2010
0,6
0,54
0,5
0,41
0,39
0,4
0,34
0,34
0,36
0,37
0,36
0,37
0,36
0,37
12-13
13-14
14-15
15-16
0,31
0,3
0,28
0,2
0,22
0,31
0,25
0,1
0
8-9
9-10
10-11
11-12
lipiec
październik
Wyk. 6. Porównanie współczynnika zmienności w danych godzinach
badanych miesięcy na przestrzeni badanych lat
57
WNIOSKI
1. Energetyka słoneczna oraz inne odnawialne źródła energii stanowią
alternatywę dla stale kurczących się zasobów paliw wyczerpywalnych.
Udział energii z OZE w gospodarce energetycznej jest ponadto
regulowany aktami prawnymi, ustawami oraz dyrektywami Unii
Europejskiej.
2. Przedmiotem rozważań była analiza zmienności natężenia
promieniowania słonecznego padającego na płaszczyznę nadążającą
za pozycją Słońca w ujęciu wartości godzinowych. Baza pomiarowa
obejmowała dane rejestrowane w latach 2006 – 2010 na Wydziale
Inżynierii Produkcji SGGW w Warszawie. Przeprowadzone obliczenia
są pomocne w ocenie efektywności pochłaniania promieniowania
słonecznego.
3. Lipiec na przestrzeni badanych lat charakteryzuje się współczynnikiem
zmienności na poziomie 0,22 ÷ 0,37, natomiast w październiku
wartości oscylują w granicach 0,31 ÷ 0,54. Wyniki lipcowe świadczą
o równomiernym docieraniu promieni słonecznych do odbiornika
w ciągu badanego okresu. W październiku zaś obserwuje się stały
charakter przebiegu krzywej współczynnika zmienności w kształcie
litery U. Wysokie wartości w godzinach porannych i wieczornych
wywołane są krótszym niż w przypadku lipca czasem operacji
słonecznej.
4. Dla obu rozpatrywanych miesięcy współczynnik zmienności wraz z
upływem kolejnych godzin dnia rośnie. Maksymalną wartość osiąga on
w lipcu w godzinie 13-14 oraz 15-16 i wynosi 0,37, natomiast
w październiku między godziną 15 i 16, wówczas równy jest 0,54. Taka
różnica odzwierciedla również przebiegi godzinowych wartości
średnich oraz sum natężenia promieniowania słonecznego, w których
październik charakteryzuje się dużą niestabilnością warunków
atmosferycznych i pogodowych w stosunku do lipca, gdzie obserwuje
się relatywnie podobny dla wszystkich 5 lat rozkład natężenia
promieniowania słonecznego w ciągu dnia.
5. W prognozowaniu efektywności oraz rezultatów działania solarnych
systemów grzewczych i ich stabilności zasadnicza jest analiza
współczynnika zmienności. Im jest on wyższy, tym, w dalszej
perspektywie, większe komplikacje w zaimplementowaniu i osiągnięciu
prawidłowego standardu działania słonecznych instalacji grzewczych.
Na podstawie przeanalizowanych miesięcy widoczna jest zależność
58
między
wpływem
określonego
momentu
w roku
oraz
charakterystycznych dlań warunków atmosferycznych (zachmurzenie)
na tę zmienną statystyczną.
BIBLIOGRAFIA
1. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23
kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł
odnawialnych.
2. Protokół z Kioto do Ramowej konwencji Narodów Zjednoczonych z
dnia 11 grudnia 1997 r. w sprawie zmian klimatu i przeciwdziałaniu
globalnemu ociepleniu.
3. Pomierny W., Możliwości wykorzystania energii promieniowania
słonecznego do celów grzewczych w Polsce Centralnej, Polska
Energetyka Słoneczna, 1/2003.
4. Kosieradzki J., Kolektory słoneczne w polskich
Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 6/2008.
59
warunkach,
Brzezina Natalia
Warsaw University of Life Sciences
"Styrian Pumpkin Seed Oil P.G.I." - Austria's green gold
SUMMARY
During The Summer Academy on “Sustainable Utilization of Renewable
Resources” organized by The University of Graz (Austria, Bundesland:
Styria) I came across an enormously exclusive and luxurious product called
Styrian Pumpkin Seed Oil P.G.I. No product is as inseparably connected to
Styria through its development and production as Styrian Pumpkin Seed Oil
P.G.I. With its designation as a product of Protected Designation of Origin,
Styrian Pumpkin Seed Oil P.G.I. joins the company of products such as:
Champagne, Prosciutto di Parma, Prosciutto di San Daniele, Greek Feta
Cheese and Nürnberger Lebkuchen as one of the most well controlled, elite
and exclusive European specialities. What is significatnt is that the whole
production chain system of the specialty is precisely designed and should
be a exemplar for other manufacturers of such food products.
INTRODUCTION
Quality is an issue for every farmer and buyer, whether dealing with
commodities produced to basic standards or with the high-end quality
products in which Europe excels. EU farmers must build on high quality
reputation to sustain competitiveness and profitability. EU law lays down
stringent requirements guaranteeing the standards of all European
products. In addition, EU quality schemes identify products and foodstuffs
farmed and produced to exacting specifications. Thus, three EU schemes
known as PDO (protected designation of origin), PGI (protected
geographical indication) and TSG (traditional speciality guaranteed)
promote and protect names of quality agricultural products and foodstuffs.
The Protected Geographical Indication (P.G.I.) is the name of an area,
a specific place or, in exceptional cases, the name of a country, used as
a description of an agricultural product or a foodstuff:

which comes from such an area, place or country,

which has a specific quality, goodwill or other characteristic property,
attributable to its geographical origin,

whose production, processing or preparation takes place within the
determined geographical area.
In other words, to receive the PGI status, the entire product must be
traditionally and at least partially manufactured (prepared, processed OR
produced) within the specific region and thus acquire unique properties.
60
During The Summer Academy on “Sustainable Utilization of Renewable
Resources” organized by The University of Graz (Austria, Bundesland:
Styria) I came across an enormously exclusive and luxurious product called
Styrian Pumpkin Seed Oil P.G.I. No product is as inseparably connected to
Styria through its development and production as Styrian Pumpkin Seed Oil
P.G.I. Therefore, these regional ties should be preserved in order to protect
this typical Styrian speciality. Hence, in 1996 the EU-Commision declared
"Styrian Pumpkin Seed Oil P.G.I." as a Protected Geographical Indication
with article 5 VO(EWG) Nr. 2081/92. The whole production chain system of
the specialty is precisely designed and should be a exemplar for other
manufacturers of such food products.
DESCRIPTION OF THE PRODUCT
The Styrian Pumpkin Seed Oil P.G.I. is a dark, viscous edible oil used
mainly as salad oil. Produced from Styrian pumpkin seeds (Cucurbita pepo
var. styriaca) which grow without skin, using a gentle pressing process. The
oil is rich in polyunsaturated fatty acids and different highly nutritious
ingredients.
Styria is a state or Bundesland, located in the southeast of Austria. In area
it is the second largest of the nine Austrian federal-states, covering
16,388 km². It borders Slovenia as well as the other Austrian states of
Upper Austria, Lower Austria, Salzburg, Burgenland, and Carinthia. The
population (as of 2006) was 1,203,986. The capital city is Graz. Styrian
pumpkin seed oil is pressed exclusively in the traditional area in the
southern Styria (administrative districts of Deutschlandsberg, Feldbach,
Fürstenfeld, Graz and environs, Hartberg, Leibnitz, Radkersburg, Voitsberg
and Weiz) and in the southern Burgenland (districts of Jennersdorf and
Güssing), but the skinless pumpkin seed are also cultivated (but nor
pressed) by the farmers form some parts of Lower Austria (administrative
districts of Hollabrann, Horn, Mistelbach, Melk, Gänseradorf - only in the
judicial district of Zistersdorf- and Komeuburg-Stockerau - only in the
judicial district of Stockerau).
The development of Styrian pumpkin seed oil is closely linked to the history
of Styria. It has been proved that oil was being pressed from pumpkin
seeds as early as the 18th century. The traditional pressing process and
the cultivation of skinless pumpkin seeds developed in Styria.
Mechanisation of harvesting and processing also developed there.
The predominantly moist, warm climate in the cultivated areas (Illyrian,
lower alpine climate in Styria) means that the Styrian oil pumpkin does not
ripen until autumn. This produces the high unsaturated fatty acids content.
Cultivation plays a major economic role in the abovementioned areas,
maintaining the small farm structure there (cultivated area at present
around 10 000 hectares). The production of Styrian pumpkin seed oil is an
important employment factor and provides income for about 70 commercial
61
oil mills in adjacent areas threatened by depopulation. Additionally, the
consumers prefer Styrian pumpkin seed oil.
PRODUCTION TECHNOLOGY
Tradition plays an especially important role in the production of Styrian
Pumpkin Seed Oil P.G.I. The farmers and oil pressers continue to depend
on traditional production practices, all the while mixing new technology with
their traditional knowledge. Because of this traditional philosophy, the
import of exotic pumpkin seeds is strictly avoided and only domestic
pumpkin seeds are used in this product.
It all begins with the sowing of the seeds in rows in the end of April or
beginning of May. The rows are spaced so that it is possible for
a mechanical hoe to easily till the soil between them. Depending on the
weather conditions, the harvest takes place between the middle of
September and the middle of October. When the seeds are planted on
smaller fields they are still harvested by hand, but when planted on larger
fields the seeds are harvested by machines. The yield reaches around 400
– 900kg pumpkin oil seeds per 1 hectare. After they are harvested, the
seeds are directly washed and dried. Then the dried, and so well storable,
seeds are then freshly pressed when the oil is needed. Approximately 2.5-3
kg of these shell-less pumpkin seeds are necessary for 1 Liter of Styrian
Pumpkin Seed Oil P.G.I.
To the dried ground kernels, fresh water and table salt is added to form
a soft pulp. The pulp is roasted for up to 60 min at temperatures around
100°C, which results in coagulation of the protein fraction and permits
convenient separation of the lipid fraction by pressing. This roasting
process is responsible for the generation of the typical aroma of the end
product. The subsequent pressing process is performed under isothermal
conditions at pressures between 300 and 600 bar, leading to a dark green
oil as the end product. Since the pressing process is not exhaustive, the
remaining pressing cakes still contain considerable amounts of the valuable
oil. Styrian pumpkin seed oil production is still predominantly handcraft and
is performed mostly by small regional oil mills. The individual small farmers
bring in their dried pumpkin seeds and get back the oil as a service of the
mill, the latter being either paid or pocketing a small percentage of the
product. A few oil mills produce the oil after buying the pumpkin seeds from
small farms in the region. Some bigger farms have their own oil production.
Automated and continuous production exists only in the very early
experimental state and is currently not of any quantitative importance.
However, the latter approach is also undesired, since one hallmark of
Styrian pumpkin seed oil is its individuality and that it is handcraft. As
a consequence, standardization over the dozens of oil mills and the
hundreds of different products that are due to individual pumpkin seed
batches is very difficult to achieve.
62
CONTROL SYSTEM OF ORIGINALITY OF THE PRODUCT
In order to ensure the high quality of Styrian Pumpkin Seed Oil P.G.I., an
efficient system of controls are in place that comprehensively monitor the
domestic pumpkin seeds on their way from the field to the oil press and
once in the bottle on to the shops' shelves. The system of controls depends
on the internal controls of each producer in combination with external
controls, performed by the producers collective, as well as by an accredited
external organization. Currently, two companies LACON GmbH (Rohrbach)
and SGS Austria Controll-Co.GesmbH (Vienna) have the authority to
conducta the quality control.
DISTRIBUTION OF THE PRODUCT
According to information from the Ministry of Agriculture in Austria there are
no concrete data on market shares of pumpkin seeds and pumpkin seed
oil. Also, there are no figures on the export of these products because it
does not pumpkins own goods number is. Therefore it can be given to this
subject at this point only some estimates. The Styrian pumpkin seed oil
production is marketed in to two-thirds directly by the farmers and
in one third by the commercial rail. The product is available in all Austrian
supermarkets. The gastronomy business plays also a relevant role as a key
distribution channel. According to producers the export share of pumpkin
seed oil reaches around 20 percent of total production. The main export
target countries are as follows: Switzerland and Germany, and the Asian
region. The net prices of pumpkin seeds moves between 2.40€ and 2.60€
per kilo and one liter of "Styrian Pumpkin Seed Oil P.G.I." costs about 1720€.
PRODUCERS’ GROUP
An important role plays also the producers’ group called "Gemeinschaft
Steirisches Kürbiskernöl g.g.A." The group was founded in 1998 and was at
the time of the creation there were about 950 members (farmers and oil
millers). Because of the strongly growing demand in recent years, the
membership increased significantly, so in 2006 it was to around 1,600
members, and currently there are approximately 2100 members. The major
aim of the group is to concentrate on the precisely functioning of the control
system, to expand the knowledge about the product among consumers and
to ensure the high quality of the product. Therefore they organise several
different events and meetings for variety of people. Additionally, many oil
mills and pumpkin seeds producers run small restaurants with dishes
containing the special oil.
63
VARIETY OF USES OF THE PRODUCT
The scientists have proven that pumpkin seed oil contains many health
benefits:

antioxidants A, C and E, selenium and many phytosterols which help
reduce the risk of arteriosclerosis, heart disease, stroke and cancer
and regulate cholesterol levels. It contains more vitamin E than
sunflower, corn or olive oil;

vitamins B1, B2, B6, D;

minerals such as calcium, magnesium, iron and phosphor, zinc and
a wide range of trace elements;

high levels of essential fatty acids (second only to flaxseeds),
producing prostaglandins which regulate heart rate, blood pressure
and inflammation and aid in fighting infections;

significant amounts of vegetable protein.
As a German folk medicine, it has been used to treat irritable bowel
syndrome and, with castor oil, to rid patients of intestinal parasites.
Preliminary studies have shown that pumpkin seeds may reduce the risk
and alleviate symptoms of benign prostatic hyperplasia (BPH) and improve
prostate health. The German Federal Institute for Drugs and Medical
Devices found that components of pumpkin seeds have positive effect on
the bladder and prostate. As a massage oil, it purportedly relieves tension,
headaches, muscle pain, rheumatic problems, sprains and redness. As
a cream it is used for dry skin care, dandruff and is said to help prevent
stretch marks.
Moreover, Styrian Pumpkin Seed Oil P.G.I. can be used in a wide range of
dishes, including: pumpkin seed oil scrambled eggs, pumpkin seed oil
spread, sour sliced beef salad, marinated fish or sheep's cheese, pumpkin
seed oil dumplings, pork medallions with pumpkin seed oil butter, pumpkin
seed oil polenta, steak with pumpkin seed oil, salads, ice cream with
pumpkin seed oil, pumpkin seed oil parfait, pumpkin seed oil cake, etc.
CONCLUSION
Styrian Pumpkin Seed Oil P.G.I. is a true gift from nature. It is a guaranteed
natural speciality an is produced without the addition of other oils, food
colourings, aromas or preservatives. It has a typical and one of a kind
character that comes from the Styrian ground it grows on. The sun-rich
climate, as found in the South and East of Austria, is in addition to the
unique earth a prerequisite for obtaining the high quality of this product.
The production chain system of the Styrian Pumpkin Seed Oil P.G.I. is so
accurately planned, that it can be an ideal model of production for many
other producers of foodstuff, who want to be competitive in the market.
64
REFERENCES
1. Fruhwirth G. O., Hermetter A., Production technology and
characteristics of Styrian pumpkin seed oil, Eur. J. Lipid Sci. Technol.
110 (2008) 637-644
2. Fruhwirth G. O., Hermetter A., Seeds and oil of the Styrian oil pumpkin:
Components and biological activities. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 109
(2007) 1128–1140
3. https://www.dafne.at/prod/dafne_plus_common/attachment_download/
c497124dba0fed0d5fc1e0292acdec05/Endbericht_HCB.PDF,
30.04.2011
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Styria, 30.04.2011
5. http://stmk.agrarnet.info/, 30.04.2011
6. http://www.LK-STMK.at, 30.04.2011
7. http://www.steirisches-kuerbiskernoel-gga.at/, 30.04.2011
65
Choińska Elwira, prof. dr hab. Lisowski Aleksander
Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych
Zagęszczanie rozdrobnionej biomasy
/Compaction of milled biomass/
SUMMARY
The results of investigations of compaction of the milled biomass of eight
plant species intended for energy: spartina, giant miscanthus,
topinambour,polygonaceous, Virginia mallow, willow, rose and as well as
maize were introduced in this work. Milled plant material was compaction
on investigative stand equipped in device with hydraulic piston which was
steered by hydraulic attachment. The experiments were performed at two
duration and the pressures of compaction and the three phases of the
pressure piston. It was found that different combinations of the abovementioned factors, a very significant impact on the final density of milled
biomass. Susceptibility to compaction of biomass of individual plant species
was varied. From knowledge information follow recommendations, which
may be useful in practice for the pressure agglomeration of biomass in the
form of pellets or briquettes.
WSTĘP
Uzyskanie biopaliw stałych z roślin energetycznych wymaga zastosowania
różnych procesów rozdrabniania, suszenia i ciśnieniowej aglomeracji.
Surowiec z roślin energetycznych należy do materiałów charakteryzujących
się dużą objętością przy małej masie. Stwarza to problemy przy
transporcie, przeładunku oraz zwiększa potrzebny na duże powierzchnie
magazynowe. Aby w pełni wykorzystać zalety materiału z roślin
energetycznych jako paliwa należy poddać go zagęszczaniu, podczas
którego można wytworzyć końcowe produkty, takie jak brykiety lub pelety.
Produkty takie są łatwiejsze w transporcie i mogą być potrzebne mniejsze
powierzchnie do ich przechowywania. Ponadto energetyczna jakość
końcowa peletów i brykietów jest większa niż surowca (Hejft, 2002).
W dostępnej literaturze znajduje się mało informacji o cechach
i parametrach procesu niskociśnieniowego zagęszczania rozdrobnionej
biomasy pochodzącej z roślin energetycznych. Dlatego też celem pracy
było wyjaśnienie wpływu ciśnienia i czasu zagęszczania oraz liczby faz
obciążenia na zmianę gęstości zmielonego materiału spartiny preriowej,
ślazowca pensylwańskiego, miskanta olbrzymiego, kukurydzy, wierzby
wiciowej, słonecznika bulwiastego, rdestowca sachalińskiego i róży
wielokwiatowej.
66
MATERIAŁ I METODY
W badaniach wykorzystano materiał organiczny z wierzby krzewiastej,
topinamburu, ślazowca pensylwańskiego, spartiny preriowej, róży
wielokwiatowej, rdestowca sachalińskiego, miskanta olbrzymiego
i kukurydzy. Rośliny zebrano z poletek Stacji Doświadczalnej
w Skierniewicach, która należy do SGGW w Warszawie. Do zbioru roślin
zastosowano 2-rzędową przyczepianą sieczkarnię polową Z374,
współpracującą z ciągnikiem Ursus1234 z silnikiem o mocy 85 kW.
Toporowy zespół rozdrabniający sieczkarni był wyposażony w gładką
płytkę denną i proste łopatki rzutnika z ostrą krawędzią natarcia. Przy
prędkości kątowej tarczy 104,7 s-1 i 10 nożach oraz prędkości zasilania
0,82 m·s-1 osiągnięto częstotliwości cięcia 167 Hz i teoretyczną długość
cząsteczek materiału 4,9 mm.
Zrębki lub sieczkę suszono w naturalnych warunkach do wilgotności 9,5013,85% i następnie zmielono rozdrabniaczem bijakowym wyposażonym
w ekran perforowany z otworami o średnicy 10 mm.
Na każdym etapie badań wyznaczono wilgotność materiału roślinnego
metodą suszarkowo-wagową zgodnie z wymaganiami normy PNEN 13183-1. W tym celu 3 próbki materiału z każdej rośliny o masie 20 g,
zważone na wadze RADWAG WSP 600/C z dokładnością 0,01 g, suszono
do stałej masy w temperaturze 105oC.
Charakterystykę wymiarową zrębków lub sieczki bądź zmielonego
materiału przeprowadzono na separatorze mechanicznym zgodnie z
metodyką ASAE S424.1 (ASAE Standard 2003). Do pomiaru rozkładu
wymiarów cząstek rozdrobnionego materiału użyto po 5 uśrednionych,
niezagęszczonych próbek o objętości 10 dm3. Czas przesiewania próbki
kontrolowano stoperem, a masę poszczególnych frakcji cząstek ważono na
wadze elektronicznej z dokładnością 0,01 g. Jeśli ilość resztek na sicie
górnym przekraczała 1% całkowitej masy próbki, reprezentatywną próbkę
na tym sicie określono przez ręczny pomiar suwmiarką z dokładnością
0,1 mm. Średnią długość cząstek wyznaczono jako średnią geometryczną.
Kosz sitowy poruszał się z częstotliwością 2,4 Hz, a czas rozdzielenia
każdej próbki wynosił 120 s. Analizę rozkładów wymiarów cząstek
pociętych i zmielonych podano w pracy Lisowskiego i inn. (2010).
Zmielony materiał zagęszczano z wykorzystaniem hydraulicznego
urządzenia zaprojektowanego w Katedrze Maszyn Rolniczych i Leśnych
SGGW w Warszawie i wykonanego przez firmę Rockfin Sp. z o.o (rys. 1-2).
Urządzenie ma możliwość regulacji siły nacisku przez zmianę ciśnienia
roboczego, czasu trwania i liczby faz w cyklu roboczym, liczby tych cykli,
a także zmiany średnicy tarczy dociskającej, spełniającej rolę tłoka.
Urządzenie zagęszczające było podłączone do hydraulicznej przystawki
napędowej firmy Rockfin Sp. z o.o.
67
Przed właściwymi pomiarami zagęszczania przeprowadzono kalibrację
systemu pomiarowego i jego skalowanie. Pozwoliła ona na przekształcenie
wartości w mV wskazywane przez przyrządy na określone wartości
wielkości fizyczne drogi i ciśnienia wyrażone w odpowiednio w milimetrach
i barach.
Skalowanie przetwornika przemieszczeń przeprowadzono za pomocą
podkładek dystansowych. Za punkt ,,0” ustalono dno cylindra
zagęszczającego o wysokości 430 mm i średnicy 280 mm. Na dnie cylindra
układano stopniowo podkładki o grubości 50 mm do chwili, gdy tłok
osiągnął górne położenie cylindra. Dla każdej skokowej zmiany położenia
tłoka rejestrowano wskazania miernika przesunięć i ciśnienia. Na tej
podstawie wyznaczono liniowe charakterystyki obu mierników. Dla
przetwornika przemieszczeń otrzymano równanie h = 0,055U + 209,2,
R2 = 0,999, a dla ciśnienia p = 0,031U – 63,41, R2 = 0,999 (gdzie h – droga
trzpienia przetwornika przemieszczeń w mm, U – napięcie w mV, p –
ciśnienie w barach). Funkcje odwrotne wykorzystano do wyznaczenia
wartości rzeczywistych.
Porcję zmielonego materiału roślinnego o objętości 25 dm3, odmierzoną za
pomocą naczynia miarowego z dokładnością 0,1 dm3, ważono z
dokładnością 20 g. Pojedyncza porcja materiału roślinnego podlegała
cyklowi zagęszczenia według nastawionych parametrów ciśnienia i czasu
trwania zagęszczania. Skok tłoka rejestrowano przetwornikiem
przemieszczeń, co pozwoliło na wyznaczenie gęstości objętościowej
materiału roślinnego. Jeden cykl zagęszczania materiału składał się z
trzech faz nacisku, które trwały 6 lub 10 s, przedzielonych dwiema fazami
przerw polegającymi na wycofaniu tłoka trwającymi 5 s. Czas trwania
jednego cyklu trwał 28 lub 40 s i kończył się całkowitym uniesieniem tłoka
i wysunięciem płyty wraz z cylindrem.
68
Rysunek 1. System sterujący pracą
urządzenia i rejestrujący
wyniki pomiarów
Rysunek 2. Tłok z czujnikiem
przemieszczeń podczas
zagęszczania
Pomiar masy zmielonego materiału roślinnego o znanej objętości pozwolił
na wyznaczenie gęstości usypowej
z 
mnp  mn
(1)
V
gdzie:
mnp – masa naczynia z materiałem roślinnym, kg,
mn – masa naczynia, kg,
V – objętość naczynia, m3.
Podczas procesu zagęszczania zmienia się gęstość materiału
w zależności od drogi tłoka. Na podstawie tego można wyznaczyć
średnią gęstość materiału ze wzoru

m
S(h0  h )
(2)
gdzie:
m – masa zmielonego materiału roślinnego, kg,
h0 – wysokość początkowa materiału w cylindrze, m,
S – pole przekroju poprzecznego cylindra, m2,
h – droga tłoka rejestrowana przetwornikiem przemieszczeń, m.
Do zagęszczania zmielonego materiału roślinnego zastosowano tarczę
dociskową o średnicy 225 mm oraz ciśnienie zagęszczania 70 lub 190 kPa,
69
któremu odpowiada ciśnienie w siłowniku hydraulicznym odpowiednio 22
i 60 bar oraz siła nacisku na materiał, odpowiednio 2,78 i 7,55 kN.
Dla każdej z roślin wykonano po trzy próby, zmieniając w kombinacji czas
i ciśnienie, co łącznie dawało 12 pomiarów dla każdego rodzaju materiału.
W sumie dla ośmiu roślin wykonano 96 pomiarów.
Urządzenie zagęszczające współpracowało z komputerem wyposażonym
w program sterujący (rys. 1). Przetworzone sygnały pomiarowe z czujników
przemieszczenia i ciśnienia zapisywano na dysku komputera, które
transponowano za pomocą napisanych makr na wartości wielkości
fizyczne. Dla każdego układu pomiarowego sporządzono wykresy
zagęszczania,
będące
charakterystykami
zmian
ciśnienia
i przemieszczenia od czasu działania tłoka na materiał roślinny (rys. 3).
400
350
A
h , mm; p , bar
300
250
D
B
C
G
E
F
H
I
200
150
100
50
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
czas, s
Rysunek 3. Przykładowe przebiegi zmian zagęszczania rozdrobnionego
materiału roślinnego: czas zagęszczania 10 s, czas odprężenia 5 s,
ciśnienie zagęszczania 190 kPa; p – ciśnienie, h – wysokość warstwy
materiału roślinnego, A – początek zagęszczania, B-C, E-F, H-I – czas
zagęszczania przy stabilnym obciążeniu, odpowiednio dla pierwszej,
drugiej i trzeciej fazy cyklu, C-D, F-G – cofnięcie tłoka (odprężenie
materiału), D-E, G-H – ponowny nacisk tłoka na materiał roślinny, I –
koniec zagęszczania dla jednego cyklu
Dla każdego odcinka zagęszczania przy stabilnym obciążeniu tłoka B-C, EF, H-I (faza cyklu) oszacowano równania regresyjne zmian gęstości
materiału roślinnego od czasu (3 równania dla każdego cyklu). Parametry
równań wykorzystano do wyznaczenia gęstości materiału na początku
i końcu ruchu roboczego tłoka oraz gęstości końcowej zagęszczonego
materiału roślinnego w cylindrze. Otrzymane wartości gęstości dla
zmielonego materiału różnych roślin oraz dla ciśnienia zagęszczenia (70
70
i 190 kPa), czasu nacisku (6 i 10 s) i fazy cyklu (1, 2, 3) opracowano
metodami analizy statystycznej z wykorzystaniem pakietu komputerowego
Statistica v.9.0.
WYNIKI I DYSKUSJA
Na podstawie wyników analizy wariancji (tab. 1) można stwierdzić, że na
zróżnicowanie wartości gęstości materiału miały statystycznie wysoce
istotny wpływ wszystkie czynniki główne: rodzaju rośliny, ciśnienie, czas
i faza zagęszczania. Interakcje podwójne i niemal wszystkie potrójne
okazały się statystycznie istotne. Interakcja potrójna ciśnienie - czas - faza,
dla której krytyczny poziom istotności wynosił 0,056 była na granicy
istotności.
Tabela 1. Wyniki analizy wariancji dla końcowej gęstości biomasy
w zależności od badanych czynników
Czynnik
Czynniki
główne
A: roślina
B: ciśnienie
C: czas
D: faza
Interakcje
A×B
A×C
A×D
B×C
B×D
C×D
A×B×C
A×B×D
A×C×D
B×C×D
A×B×C×D
Reszta
Ogółem
Suma
kwadratów
Liczba
stopni
swobody
Średni
kwadrat
Współczynnik
Femp
Krytyczny
poziom
istotności
15712,0
15519,9
62869,2
2912,51
7
1
1
2
2244,57
2217,12
4490,66
2912,51
16,36
16,16
32,73
21,23
>0,0000
>0,0000
>0,0000
>0,0000
15712,0
15519,9
62869,2
2912,51
6883,52
11492,9
11791,7
9440,91
9836,82
803,321
1824,85
25931,3
2,09341E6
7
7
14
1
2
2
7
14
14
2
14
189
284
2244,57
2217,12
4490,66
2912,51
3441,76
5746,44
1684,53
674,351
702,63
401,66
130,347
137,202
16,36
16,16
32,73
21,23
25,09
41,88
12,28
4,92
5,12
2,93
0,95
>0,0001
>0,0001
>0,0001
>0,0001
>0,0001
>0,0001
>0,0001
>0,0001
>0,0001
0,0560
0,5065
Na podstawie wyników szczegółowej analizy przeprowadzonej testem
Duncana można stwierdzić, że najmniejszymi wartościami gęstości
cechował się zmielony materiał topinambura i ślazowca pensylwańskiego
tworząc grupę jednorodną dla tych roślin (tab. 2). Klejoną grupę jednorodną
71
utworzyły wartości gęstości zmielonego materiału miskanta i rdestowca.
Dla pozostałych roślin wyodrębniono indywidualne grupy wartości gęstości
zmielonego materiału.
Tabela 2. Test Duncana dla czynnika roślina
Czynnik
Liczebność
topinambur
ślazowiec
miskant
Rdest
kukurydza
spartina
wierzba
róża
33
36
36
36
36
36
36
36
Średnia
Odchylenie
-3
-3
kg·m
standardowe kg·m
Roślina
172,152
2,07065
173,912
1,95222
184,423
1,95222
187,346
1,95222
236,196
1,95222
248,142
1,95222
354,262
1,95222
379,467
1,95222
Grupa jednorodna
X
X
X
X
X
X
X
X
Na podstawie szczegółowej analizy wartości średnich gęstości zmielonego
materiału roślinnego można stwierdzić, że statystycznie istotnie różniły się
one dla kolejnych faz zagęszczania (tab. 3).
Dla poszczególnych czynników głównych i ich poziomów obliczono średnie
wartości gęstości końcowej zgęszczonego materiału roślinnego (tab. 4).
W tabeli tej zestawiono również wartości błędów standardowych i zakresy
zmienności gęstości, obejmujące 95% rozkłady średniej z próby. Dla
poszczególnych roślin wyznaczono gęstość początkową, będącą gęstości
nasypową i w odniesieniu do końcowej gęstości zagęszczonego materiału
obliczono przyrost gęstości w procentach.
Tabela 3. Test Duncana dla czynnika faza zagęszczania
Faza
1
2
3
Liczebność Średnia kg·m
95
95
95
220,452
249,228
256,282
-3
Odchylenie
-3
standardowe kg·m
1,20479
1,20479
1,20479
72
Grupa jednorodna
X
X
X
Tabela 4. Gęstość początkowa i końcowa zmielonego materiału oraz dolne
i górne wartości zakresu gęstości wraz z błędami standardowymi dla
czynników głównych
Błąd
Dolna
Średnia,
-3 standardowy, wartość,
kg·m
-3
3
kg·m
kg/m
Czynnik
Liczebność
Średnia
ogólna
285
241,987
Topinambur
ślazowiec
Miskant
Rdest
kukurydza
spartina
wierzba
róża
33
36
36
36
36
36
36
36
172,152
173,912
184,423
187,346
236,196
248,142
354,262
379,467
70
190
144
141
220,166
263,808
6
10
141
144
234,510
249,465
1
2
3
95
95
95
220,452
249,228
256,282
roślina
2,07065
168,067
1,95222
170,061
1,95222
180,572
1,95222
183,495
1,95222
232,345
1,95222
244,291
1,95222
350,411
1,95222
375,616
ciśnienie
0,976112
218,241
0,991247
261,853
czas
0,991247
232,555
0,976112
247,539
faza
1,20479
218,075
1,20479
246,851
1,20479
253,906
Górna
Gęstość Przyrost
wartość, nasypowa, gęstości,
-3
-3
kg·m
kg·m
%
176,236
177,763
188,274
191,197
240,046
251,993
358,113
383,318
102,75
72,33
65,83
118,23
94,47
68,34
192,01
264,51
67
240
180
58
150
263
84
43
222,092
265,764
236,465
251,39
222,829
251,605
258,659
Analizując całościowo otrzymane wyniki badań można stwierdzić, że
najmniejszą gęstość końcową 156,1 kg·m-3 uzyskano dla zmielonego
materiału topinambura przy ciśnieniu zagęszczania 70 kPa i czasie
zagęszczania 6 s, a największą 403,7 kg·m-3 dla róży przy parametrach
190 kPa i 10 s.
Wystąpiła też prawidłowość, że jeśli ciśnienie oddziałujące na materiał było
stałe to gęstość wzrastała tylko do charakterystycznego dla danej materiału
momentu, a dalsze wydłużanie czasu obciążenia nie wpływało już istotnie
na zagęszczanie (Hejft i Obidziński, 2007).
Największą podatnością na zmianę gęstości końcowej pod wpływem zmian
ciśnienia w zakresie 70-190 kPa cechował się materiał kukurydzy, którego
gęstość końcowa zmieniła się z 205,9 kg·m-3 do 266,5 kg·m-3 (o 29%),
a najmniejszą materiał ślazowca (z 162,6 kg·m-3 do 188,2 kg·m-3, czyli
o 16%).
73
Największą podatnością na zmianę gęstości końcowej pod wpływem zmian
czasu obciążenia w zakresie 6-10 s cechował się materiał spartiny, którego
gęstość końcowa zmieniła się z 223,7 kg·m-3 do 271,8 kg·m-3 (o 21%),
a najmniejszą materiał róży, gdyż gęstość praktycznie nie zmieniała się
i wynosiła około 379,5 kg·m-3. Zmiana gęstości końcowej zagęszczanego
materiału ślazowca była również w zakresie błędu pomiarowego i wynosiła
około 173,9 kg·m-3.
Dla miskanta olbrzymiego, kukurydzy i ślazowca pensylwańskiego przy
zagęszczaniu biomasy przez czas 6 s w pierwszej fazie nacisku tłoka,
oddziaływanie obciążenia było zbyt krótkie i nie wystąpiła stabilizacja
zagęszczania (rys. 4a). Zjawisko takie miało miejsce zarówno przy
ciśnieniu 70 kPa, jak i 190 kPa. Dopiero przy 10 sekundowym
zagęszczaniu we wszystkich trzech fazach następowała stabilizacja, ale
w pierwszej fazie nacisku tłoka czas tej stabilizacji był krótszy niż przy
kolejnych (rys. 4b). Dla rdestowca, topinambura oraz wierzby brak
stabilizacji zagęszczania w pierwszej fazie obciążenia zaobserwowano
tylko podczas krótkotrwałego nacisku tłoka 6 s i przy największym ciśnieniu
190 kPa (rys. 5). Dla zmielonego materiału róży występowała krótka
stabilizacja już podczas pierwszej fazy nacisku (rys. 6). W przypadku
spartiny preriowej w żadnym przypadku nie następowała stabilizacja
w pierwszej fazie, a przy ciśnieniu 190 kPa i czasie obciążenia 6 s nawet
w drugiej fazie nacisku tłoka nie osiągano stabilizacji zagęszczenia (rys. 7).
Mimo że obciążenie biomasy tłokiem odbywało się przy stałym ciśnieniu,
utrzymywanym zaworem proporcjonalnym, to w zakresie charakterystyki
dynamicznej zaworu występował wzrost gęstości materiału. Spowodowane
było to relaksacją naprężeń między jego cząsteczkami. Ta relaksacja
naprężeń zwiększała się po cofnięciu tłoka po fazie zagęszczania i materiał
nieznacznie się rozprężał. W kolejnej fazie nacisku dochodziło do dalszego
wzrostu zagęszczania materiału. Znacznie większe różnice między
gęstości materiału zachodziły przy większym ciśnieniu zagęszczania
(190 kPa) niż przy mniejszym (70 kPa).
Dynamika zmian gęstości końcowej zmielonego materiału roślinnego była
większa dla czasu zagęszczania 10 s niż dla 6 s i w zakresie zmian
ciśnienia 70-190 kPa wynosiła odpowiednio 22,3% i 17,2%.
b)
400
400
350
350
300
300
h , mm; p , bar
h , mm; p , bar
a)
250
200
150
h
p
100
250
200
150
h
p
100
50
50
0
0
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
czas, s
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
czas, s
74
Rysunek 4. Charakterystyka zagęszczania przy ciśnieniu 70 kPa dla: a)
kukurydzy w czasie 6 s, b) miskanta w czasie 10 s
b)
400
400
350
350
300
300
h , mm; p , bar
h , mm; p , bar
a)
250
200
h
p
150
250
200
h
p
150
100
100
50
50
0
0
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
0
2
4
6
8
czas, s
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
czas, s
400
400
350
350
300
300
h , mm; p , bar
h , mm; p , bar
Rysunek 5. Charakterystyka zagęszczania materiału rdestu w czasie 6 s: a)
przy ciśnieniu 70 kPa, b) przy ciśnieniu 190 kPa
250
200
h
p
150
100
h
p
250
h_
1
h_
2
h_
3
200
150
100
50
50
0
0
2
4
6
8
0
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
0
czas, s
Rysunek 6. Charakterystyka
zagęszczania materiału róży przy
ciśnieniu 70 kPa w czasie 6 s
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
czas, s
Rysunek 7. Charakterystyka
zagęszczania materiału spartiny
przy ciśnieniu 190 kPa w czasie 6 s
Największe zmiany w wartościach gęstości zmielonego materiału roślin
wystąpiły w pierwszej fazie nacisku tłoka i w zakresie zmian ciśnienia 70190 kPa wskaźnik dynamiki zmian gęstości wynosił 14,6%, a w zakresie
zmian czasu zagęszczenia 6-10 s wynosił 16,1%. Dla drugiej i trzeciej fazy
zagęszczania wskaźnik dynamiki zmian gęstości końcowej zmielonego
materiału roślin był podobny, ale dla obu faz w zakresie zmian badanego
ciśnienia cechował się większą progresją niż w zakresie zmian czasu
zagęszczania i wynosił odpowiednio 22,2% i 2,4%.
Na podstawie wyników zamieszczonych w tabeli 1 można stwierdzić, że
najbardziej podatnym materiałem na zagęszczanie była spartina preriowa.
W odniesieniu do gęstości nasypowej przyrost gęstości końcowej
zmielonego materiału spartiny preriowej wynosił 263%. Był to jedyny
materiał, który zachował progresję zmian gęstości aż do drugiej fazy
zagęszczania, co uzasadnia potrzebę wydłużania czasu obciążenia.
Zmielony materiał spartiny zawierał największy udział (47%) cząstek
najmniejszych, poniżej 1,65 mm (Lisowski i in., 2010). Tylko nieznacznie
75
mniejszą podatnością na zagęszczanie cechował się zmielony materiał
ślazowca (240%). Kolejno w rankingu podatności na zagęszczanie zajęły
miejsca materiały miskanta (180%), kukurydzy (150%), wierzby (84%),
topinamburu (67%), rdestowca (58%) i róży (43%).
Zmielony materiał róży miał największą gęstość nasypową (264,5 kg·m-3),
gdyż średni wymiar cząstek wynosił 2,46 mm (Lisowski i in., 2010), co
umożliwiało łatwiejsze upakowanie cząstek w stanie zsypnym. Dlatego też
nie było zbyt wiele wolnych przestrzeni pozwalających na przesunięcie
i zagęszczenie cząstek pod wpływem zewnętrznego obciążenia. Róża
zawierała dużą ilość tkanek zdrewniałych, z twardym rdzeniem, którego
zgniecenie nie było możliwe pod wpływem nacisku o stosunkowo małym
ciśnieniu 190 kPa.
Materiał wierzby zawierał również dużą ilość tkanek zdrewniałych, ale
wymiary cząstek były większe (3,13 mm) i ze względu, że roślina była
zbierana w cyklu jednorocznym, to zawierała dużą ilość długich części
włóknistych (Lisowski i in., 2010). Mieszanina zmielonego materiału
wierzby była pod względem wymiarów cząstek mniej jednorodna niż róży.
Zawierała ona więcej wolnych przestrzeni i dlatego gęstość nasypowa była
mniejsza niż dla róży i wynosiła 192,0 kg·m-3. Pod wpływem
porównywalnego obciążenia zmielony materiał wierzby zagęścił się do
zbliżonej wartości (354,3 kg·m-3), jak róży (379,5 kg·m-3), ale przyrost
zagęszczenia był niemal dwukrotnie większy.
PODSUMOWANIE
Na podstawie wyników badań można stwierdzić, że charakterystyki
zagęszczania zmielonego materiału z roślin energetycznych były
zróżnicowane dla rodzaju rośliny i statystycznie istotny wpływ na gęstość
końcową biomasy miało zarówno ciśnienie, jak i czas zagęszczania.
Biomasa pochodząca z traw, o małej gęstości nasypowej była bardziej
podatna na zagęszczanie, ale w celu ustabilizowania się zagęszczenia
wymagała dłuższego czasu obciążenia.
Zdrewniała biomasa róży i wierzby, ze względu na dominujący udział ścian
komórkowych zbudowanych z ligniny, powiązanych celulozą i hemicelulozą
cechowała się dużą twardością i mniejszą plastycznością, dlatego też
przyrost gęstości końcowej zagęszczonego materiału był najmniejszy
w stosunku do gęstości nasypowej.
Potwierdzono, że przy stałym ciśnieniu działającym na biomasę, gęstość
wzrasta tylko do charakterystycznego dla każdego materiału momentu,
a dalsze wydłużanie czasu nie wpływa już istotnie na zagęszczanie.
Zmielony materiał róży i wierzby może być zagęszczany przez 10 s, ale
dążąc do zwiększenia gęstości końcowej biomasy wskazane byłoby
zastosowanie ciśnienia co najmniej 190 kPa.
76
Zmielony materiał spartiny, o najmniejszej gęstości nasypowej powinien
być zagęszczany przez co najmniej 30 s. Biomasa tego rodzaju jest
najbardziej wrażliwa na wydłużenie czasu obciążenia.
Zmielony materiał z pozostałych roślin (miskant, topinambur, ślazowiec,
rdestowiec, kukurydza) może być zagęszczany przez 20 s, gdyż dalsze
wydłużenie czasu wywierana nacisku nie zmienia w sposób istotny gęstości
końcowej biomasy.
Największe zmiany gęstości biomasy uzyskano w kolejności dla spartiny
preriowej (263%), ślazowca pensylwańskiego (240%), miskanta
olbrzymiego (180%), kukurydzy (150%), wierzby wiciowej (84%),
słonecznika bulwiastego (67%), rdestowca sachalińskiego (58%) i róży
wielokwiatowej (43%).
LITERATURA
1. ASAE Standards. 2003.Method of determining and expressing
participle size of chopped forage materials by screening ASAE S424.1.
In: ASAE Standards 2003. American Society of Agricultural Engineers,
St. Joseph, Michigan, 2 February 03, s. 595.
2. HEJFT R. 2002. Ciśnieniowa aglomeracja materiałów roślinnych.
Politechnika Białostocka, Białystok, 2002, ss. 257. ISBN 83-7204-2519.
3. HEJFT R., OBIDZIŃSKI S. 2007. Produkcja granulatu i brykietów
w aspekcie cech jakościowych. (Production of pellets and briquettes in
aspects of quality characteristics). Czysta Energia, 2007, 6 (56). ISSN
1643-126X PN–EN 13183–1.Wilgotność sztuki tarcicy. Część 1:
Oznaczenie wilgotności metodą suszarkowo–wagową.
4. SKONECKI S. 2004. Modelowanie ciśnieniowego zagęszczania
materiałów roślinnych. Rozprawy Naukowe Akademii Rolniczej
w Lublinie, 2004, ss. 89. ISSN 0860-4355.
77
Chyrchenko Dmytro,
Martynenko I.
Dr.
Zaets
Nataliia,
Shvorov
Sergij,
National University of life and environmental sciences of Ukraine
Department of automatic and robotic systems by academician (Ukraine)
The development of adaptive system with fuzzy controller
for biogas production
ABSTRACT
The synthesis of digital controllers, operating based on fuzzy logic adaptive
temperature control system of biogas installation is considered. The
comparative characteristics of automatic control systems based on PIDcontroller and fuzzy controller are outlined.
INTRODUCTION
Currently, much attention is paid to the development and use of alternative
energy sources. One of the ways of supplement and partial replacement of
traditional fuel kinds in rural areas is biogas use. Biogas is a gas that is
released during decomposition of organic substances. Unlike natural gas, it
can be obtained in industrial conditions by fermentation of organic waste
and specially grown energy crops. Biogas consists of 50-70% of methane
(CH4) and 50-30% of carbon dioxide (CO2).
Being close to natural gas characteristics, biogas can be used for the same
purpose (production of electricity, heat, as automobile fuel, etc.) and with
proper clearance is identical to his staff. The actuality of this research
makes the following:
a reduction of technological environmental,
alternative energy supply of cattle farms, production of the high quality
organic fertilizers, organic waste recycling, germinating ability reduction of
weed seeds, organic waste processing etc.
The analysis of recent research shows that in spite of the large number of
publications concerning the creation and use of biogas facilities [1-3]
nowadays the adaptive systems of temperature control in facilities for
biogas production are not fully developed. Due to the growing relevance of
research topic, the aim is to consider the issues of digital controller
operating based on fuzzy logic adaptive temperature control system in
biogas facilities.
THE RESEARCH OBJECTIVES
The main task of designers during the creation of biogas installation control
system is to maintain a constant temperature throughout the bioreactor
capacity. Depending on the substrate temperature methanogenic bacterias
78
are: psihofilic that can live at a temperatures between +5 ° C to +20 ° C,
mesophilic, living at temperatures from +30 ° C to +42 ° C, thermophilic,
living at temperatures from +54 ° C to +56 ° C. Methanogenic bacteria
breed very slowly and do not stand sudden temperature changes. Any
sudden changes in temperature adversely affect the fermentation process.
Each mode of fermentation is tolerable to the temperature fluctuation
between ± 3 °C. Metabolic activity of the anaerobic bacteria is directly
dependent on environmental temperature. According to recent research,
while increasing the temperature and gas output decomposition of organic
matter increases too. When the temperature decreases to 15 °C, the
fermentation process stops completely [3-5]. The prompt temperature
decline in bioreactor occurs during loading a new substrate, especially in
wintertime. It causes the need for adaptive temperature management
system within bioreactor depending on the temperature of the substrate
that is loaded.
To develop an adaptive control system for bioreactor temperature the
following tasks should be solved:
to analyze and identify characteristics of the control object;
to develop a mathematical model of adaptive systems with fuzzy regulator
in facilities for biogas production;
1.
A
NALYSIS OF THE CHARACTERISTICS OF THE CONTROL
OBJECT
Technical options for realization biomass methanogenesis quite a lot from
constructively simple, not professionally manufactured units and ending
with technologically perfect long-term continuous facilities using advanced
and automated systems.
Scheme of a typical industrial installation for the production and use of
biogas, irrespective of the method of fermentation, involves the following
technical equipment:

tanks and equipment for the collection and preparation of raw
materials;

fermentation chamber with heating devices;

tanks for biogas and gas installations with equipment for cleaning and
counting the number of produced gas;

containers for disposal and storage of masses perebrodyla.
79
Fig. 1. Schemebiogas plantwithcomposting
1 – farm; 2 – pipeline from farm; 3 – the previous tank; 4 –feeding the
pipeline; 5 –tank processed biomass; 6 –drain pipe; 7 – camera for
fermentation; 8 –switch flame; 9 –desulfator; 10 – dehidrator; 11 –gas
meter; 12 –top weight of showers; 13 –feeding pipeline; 14 –pipeline for
gas; 15 –water boiler; 16 – fuse; 17 –switch flame; 18 –gas tank; 19 –
heater; 20–pipelinesfor mixing; 21 –camera for manure; 22 –compost area;
23 –fan; 24 –tractor with loader + manure spreader.
The optimal temperature for mesophilic fermentation of biomass is about 35
° C. This temperature impossible to receive even in summer, so all biogas
units typically have a heating device. The most commonly used water
heaters, and sometimes - heat exchangers. The cost of heat for keeping
the fermentation process depends on the effectiveness of methane
fermentation, and as constructional solution tank for fermentation (thermal
insulation). For heating water instead of biogas produced electrical energy
is sometimes used, getting it from the mains or from wind power.In this
biogas reactor using internal exchangers (in the form of cylinders or spirals
placed in the center of the camera fermentatsiynoho tank), and regardless
of the type exchanger, the temperature of water flowing in them, should not
exceed 80 ° C, which retains the biological process of fermentation.
Biomass temperature in the investigated bioreactor regulating by changing
the amount of hot water heaters in a heat exchanger.In this case, the
bioreactor as an object of temperature control as a regulatory body will
have a crane in the main hot water from water heating boiler with radiators.
Constant temperature hot water provided by SAP water heating boiler,
valve opening leads to an increase in traffic through the hot water heater
80
and increase the amount of heat is supplied to the bioreactor, and vice
versa. Governing action is formed by a temperature in the form of rotation
flaps to an angle valve φкр.
Themaindisturbingactionsontheobjectofregulation,
causingthetemperaturechangeofbiomassin
a reactorat
a constantvalueofmanagingtheimpactφкр
=
const,istheatmosphericconditions(temperature, humidity, etc.)
Manageablesizeof
thebiomassbioreatoruТв.
theobjectisthe
temperatureinside
Thus,structuraland functionalcircuitsbioreactoras an object ofregulationwill
look like:
F
φкр
Tв
BIOREACTOR
Fig.2. Structural-functionaldiagram ofbioreactor
Forobjectmanagementin a systemof automatic controlbioreakorombiogas
plantcanuseanalog
ordigitalPI-regulators.
Studyoftheseregulatorsshowsthatthe
transition
in
thesystemareverylargereregulation(50%) and largetimeadjustment(100 c)
[5].
Therefore,the
implementationis
more
suitablemesophilicfermentationregimeusingfuzzycontrollers.
2. MODELING FUNCTION THE ADAPTIVE SYSTEM WITH
FUZZY CONTROLLER INTO THE PLANT FOR BIOGAS
Functional diagram of the adaptive management system based on fuzzy
logic is shown in Fig. 3.
The scheme consists of a comparator, a fuzzy controller FC, facility
management and CO feedback.
Fuzzy-controlerconsists three main parts - fuzzyficatio, block the formation
of logical decision inferenceand the block where defuzzyfication.
81
Comparato
r
Fuzzy
controller
Box of
fuzzyficatio
u(t)
FC
Box of
defuzzyfication
x(t)
CO
Fig. 3. Functionaldiagramofthe adaptivemanagement
Fuzzy
controller
FC
practicallyimplementedon
a microcomputer(ormicroprocessor) and runsin a discrete mode, because
automatic
control
systemwithfuzzycontrollercontainsmicrocomputerdevicewiththe
objectmanagementanalog-digital
converterADCanddigitalanalogconverterDAC(see Fig. 4, whichshows a block diagram ofcontrol
systemwithfuzzycontrol).
ADCdivides thecontinuous failure  (t )  u(t )  x (t ) of thedivisionstepI.Asthe
first
andsecondderivativesof
theerrorsare
usuallycalculatedfirst
andseconddifferenceinformulas:
(k )  [ (k )   (k  1)] / h
(k )  [(k )  (k  1)] / h  [ (k )  2 (k  1)   (k  2)] / h2 quantizederrorat
the
inputADC.
DACwas
 hs
theusuallyzeroorderreleaseof thetransfer function H ( s)  (1  e ) / s
Retainer
DAC
h
u(t)
θ(t)
θ(k)
Estimat
e  ,
FC
m(k)
Object
m(t)
H(s)
 (k)
Control
x(t)
G0(s
)
  (k)
Fig. 4. Blockdiagramofadaptivecontrolwithfuzzy controller FC
Let us note some features of fuzzy controller. FC operates in discrete
mode, so every step of the quantization hit must take the necessary
deductions. FC handles all input variables, so it can provide
82
additional variables that characterize the processes in facility
management, and thus provide a wider effect on the dynamics of
control. FC system usually stand in the ratio of modified object
management, due to the nature of fuzzy rules of operation.
Traditional methods describe the regulators, for example, using
transmission functions for FC are not appropriate and not necessary.
FC is nonlinear and its feature is the lack of dynamics in the FC. Lack
of "memory" and the procedure for designing and describing
management process, characterized by linguistic rules are the main
features of FR.
Fuzzy controllers are implemented in practice, usually in the form of
high-level software, such as “Passal”, which provides greater
flexibility in their setup [6]. The simulation results and test
management system that includes fuzzy closed-loop controller may
change the quantity ranges of linguistic variables, membership
function and modify the base rules in order to attract the expected
result control.
Fuzzycontrollersareof
interestprimarilytomanageobjectsthat
are
eithernotexposedorexposed toformalized descriptionandwith great difficulty,
but evenapplytodomainobjects, forwhichmathematical modelsare obtained,
theseregulatorsare
oftendominated
byothers,sothatallow
forbetterquality(fewer errorsin thetransitionandsetmodes), automatic
control systems.
Forease ofsolution of the problemof synthesisof fuzzycontrollerwould
bethatthe numberof termsby which theestimatedlinguisticparameters
(input andoutputparameters offuzzycontroller), the errorsystem  , speed
ofmeasurements(first
derivative)
of error  , acceleration(second
derivative) of error  , managementactsonan objectm,minimum, etc. is 2.
Reflectedranges [ min , max ] , [min , max ] ,[min , max ] ,і [m min , m max ] - changes
ininputandoutputparameters of a singleuniversalset. Conversion of
a fixedvalue x i  [ x Hi x в і ] eachlinguisticvariable x i , i  1n, n  4 , appropriate
element u  
determinedthe
[0,1]

i

i
expression u  ( x  x Ні ) /( x ві  x Ні ) bywhichwe find:
u1  (    min )  ( max  min )
u2  (  min )  (max min ) ,
u   (   )  (  )



(2.1)
u c  (m   m min )  ( m max m min ) ,
(2.2)
3
min
max
83
min
On thesetU = [0,1]Set thetwofuzzysubsets, membership function(MF)
arein a triangularshapeshownin Fig. 5.
ForanalyticalexpressionsproposeduseMF
equationline
passingthroughpointswithcoordinates (u1 , 1 ) і
follows:
(u 2 ,  2 ) whichareas
 (u)  [(  2  1 )u  1u2   2 u1 ] /(u2  u1 ) ,
(2.3)
Then, according toFig. 5, we obtainthe followingMF foreachlinguisticvalue:
 1 (u)  1  u, u [0,1];  2 (u)  u, u [0,1]
(2.4)
Fig. 5. Membership function
controller
(FC)
values
ofinput








variables  ,  , і intoquantizationstephcalculationvalues
u1 , u 2 , іu 3
WhenfastingvirginsonFuzzy


bythe formulas(2.1) andMF  (u ), j  1, 2 , the formulas(2.4).
j
Form thelinguisticcontrolrule(working normally) fuzzy controller in the form:

j

j
If (  a1 \ ) і (   a 2j \ ) і (  a 3j \ ) то ( m  a c \ ) , j  1, 2 ,
j
j
j
(2.5)
where a \ 1 , a \ 2 and a \ 3 -linguisticsketcheserrorrateof change(first derivative)
error
ofthe
second
derivativeof
errorare
considered
84
asfuzzysetsdefinedonuniversalset j \  1 , 2 , a \ cj -the
linguisticevaluation
ofmanagementactionson theobjectarechosenfromthe set ofvariable-term т.
Linguisticevaluationof
thechosentermsetsandlinguisticvariables
   

 ,  ,  and m :
m j i  {negative(1) positive(2)}.
In otherwordsall ofthe signals(as defined above linguisticvariables) in
theautomatic
control
systemis
characterizedasnegative( j  1 )orpositive( j  2 ).
j
Let  ( x i ) the membership function parameter x i  [ x Hi x ві ] fuzzy terms
о
ь
а ij , i  1, 3; j  1, 2 . And  ( , , ) that depends on three variables
( x   ; x  ; x  ) membership function parameters of the vector
1
2
3
solution (control action on the selected object) m j , j  1,2 is determined
from the system of fuzzy logic equations:
mj
 ( x1 , x 2 , x 3 )   j ( x1 )^  j ( x 2 )^  j ( x 3 ) ,
Thus,
m1
 ( x1 , x 2 , x 3 ) -membership
(2.6)
functionoffuzzycontrol"negative",
m2
 ( x1 , x 2 , x 3 ) -the managementof themembership functionof fuzzy
sets"positive".
The
resultingfunctions
for
thecontrol
actionin
accordancewith theworkingruleFR is recorded as
m1
m2
 ( x1 , x 2 , x 3 )   ( x1 , x 2 , x 3 )v ( x1 , x 2 , x 3 ) ,
m
(2.7)
Inexpressions(3.6) and (3.7) ^-logicaland, v - logicalor.
Dependingonlinguisticrulesupravlennya,
offuzzysets(2.6)
membership
functionof
the
1
 с (u ) fuzzyset"negative" valueis limitedfrom above:
A  min[  1 (u1 ),  1 (u 2 ),  1 (u 3 )] ,
formalizedsystems
control
action
(2.8)
2
membership function and managing the impactof  с (u ) fuzzy sets"positive"
valueis limitedfrom above:
B  min[  2 (u1 ),  2 (u 2 ),  2 (u 3 )] ,
(2.9)
The resultingfunctions for thecontrol actionon thebasis ofexpression(3.7) is
defined as
85
 с (u )   c1 (u )v c\2 (u ) ,
(2.10)
that isgettingthe formation maximum(solidlineinFig. 5.)
 с (u )  max[  c1 (u ),  c\2 (u )] ,
(2.11)
Todeterminethe specific valueof the control
"the resulting figure", the resultinglimitedMF.
actionis
formed,
We searchabscissa"center of gravity" resultingfigurebythe formula[10]:
N

c
u 
 (a
k 1
k 1
 a k )[( 2a k 1  a k )bk 1  ( 2a k  a k 1 )bk ]
,
N
 (a
k 1
k 1
(2.12)
 a k )( bk 1  bk )
where N - number of vertices a k , bk - vertex coordinates transforming
shapes.
1
Getting the value u c based on formula (2.2) becomes the value of the
control action on the object management
m   m min  ( m max  m min )u c ,
(2.13)
CONCLUSION
Thus, theoretically the possibility of improving the temperature control in the
bioreactor biogas plant based on fuzzy controller. The mathematical
model of temperature processes to increase productivity of biogas
reactors with recycling of organic waste in the bioreactor based on
the theory of fuzzy logic and linguistic variables. Using this
methodology takes into account the impact of qualitative and
quantitative factors in the process of thermal stabilization of
anaerobic processes. Found that by the introduction of biogas plant
biogas fuzzy controller to rise by over 10%.
REFERENCES:
1. ГелетухаГ.Г.,
ЭнергетическийпотенциалбиомассывУкраине
Промышленнаятеплотехника.
−
1998.
С. 52–55.
−
МарценюкЗ.А.
//
№
4.
−
2. СоуферС., ЗаборскиО. Биомассакакисточникэнергии. /Пер. зангл.
М.: Мир, 1985. – 368 с.
86
3. МовсесовГ.
Е.
Биогазовыеустановкидляпереработкиорганическихотходовфермер
скиххозяйств
//
Сотрудничестводлярешенияпроблемотходов.
Материалы IV Международной конференции. – Х.: ЭкоИнформ,
2007. – С. 176 – 179.
4. Сербін В.А. Нетрадиційні та поновлювальні джерела енергії в
системах ТГВ: Навч. посібник – Макіївка: ДонДАБА, 2003. – 153 с.
5. Гостьев В.И. Система регулирования температуры теплоносителя
на
выходе
смесителя
нечеткими
регуляторами
//
Радиоэлектроника. Информатика. Управление.- 2005.-№2. –
С.26-29.
6. Ротштейн А.П. Интелектуальные технологии индентификации.
Нечеткие множества, генетические алгоритмы, нейронные сети –
Винница: УНІВЕРСУМ–Вінниця. 1999. – 320 с.
7. Панцхава Е.С., Кошкин Н.Л. Биоэнергетические установки по
конверсии органических отходов в топливо и органические
удобрения. // Теплоэнергетика. – 1993. – № 4. – С. 20–23.
8. Ратушняк Г.С., Джеджула В.В. Підвищення продуктивності
біогазового
реактора
управлінням
параметрами
вільноконвективнихпроцесів теплообміну // Вісник Хмельницького
національного університету. – 2006. – №2. – С. 29–32
9. Ротштейн А.П. Интелектуальные технологии индентификации.
Нечеткие множества, генетические алгоритмы, нейронные сети –
Винница: УНІВЕРСУМ–Вінниця. 1999. – 320 с.
10. Гостьев В.И. Нечеткие регуляторы в системах автоматического
управления.-К.: «Радиоаматор», 2008, - 972с.
11. Fand R.U., Kaye J. Acoustic streaming near a heated cylinder. // The
journal of the acoustical society of America – 1966. – Vol. 32, №5. – Р.
579– 584
87
Człapiński Krzysztof, dr
dr inż. Obstawski Paweł
hab.
inż.
Klimkiewicz
Marek,
Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji
Ocena rozkładu temperatury zewnętrznej silnika ZS
zasilanego olejem rzepakowym
WSTĘP
Rozpatrując specyfikę polskiego rolnictwa z
dużą liczba właścicieli
niewielkich gospodarstw rolnych mamy do czynienia z dużą grupą
użytkowników ciągników rolniczych i pojazdów napędzanych silnikami
wysokoprężnymi, często o niezbyt zaawansowanych rozwiązaniach
technicznych. Wielu z nich może zajmować się uprawą rzepaku na swoich
polach a uzyskane w ten sposób nasiona można przetransportować do
znajdującej się niedaleko tłoczni i otrzymać olej rzepakowy w zamian za
dostarczony plon. Taka grupa rolników może zrzeszyć się w grupę
producencką, która wykorzystywałaby naturalny olej rzepakowy
w mieszaninie z olejem napędowym do zasilania własnych silników,
wysokoprężnych omijając w ten sposób konieczność stosowania
specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych silników [Bocheński 2003].
Stosując takie rozwiązanie rolnicy mogliby liczyć na obniżone koszty
eksploatacji. Do tego dochodzi ważny element, a mianowicie zmniejszenie
zanieczyszczenia środowiska poprzez stosowanie bezpieczniejszego
paliwa oraz ograniczenie emisji szkodliwych substancji do atmosfery.
Celem przeprowadzonych badań było sprawdzenie czy spalanie czystego
oleju rzepakowego w porównaniu z olejem napędowym wykaże różnice
w wytwarzaniu energii cieplnej przez silnik. W pracy została zastosowana
metoda nieinwazyjna pomiaru temperatury powierzchni przy użyciu kamery
termowizyjnej VIGOcam V50. Wykonując pomiary termograficzne należy
zwrócić uwagę na parametry materiałów , których zbudowany jest obiekt
(emisyjność) oraz parametry otoczenia (temperaturę, wilgotność) [Minkina,
2004].
CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU BADAŃ
Badania zostały przeprowadzone z wykorzystaniem samochodu
osobowego marki Ford Fiesta 1.8 D wyposażonego w dodatkową instalację
do zasilania silnika czystym olejem rzepakowym. Przykładowy schemat
układu adaptującego standardowy układ zasilania dla potrzeb zasilania
silnika czystym olejem rzepakowym przedstawia Rysunek 1.
88
Rysunek1. Przykładowy schemat układu zasilania dwupaliwowego
METODYKA BADAŃ
W ramach badań przeprowadzono dwie próby określenia rozkładu
temperatury zewnętrznej silnika wysokoprężnego zasilanego olejem
napędowym oraz czystym olejem rzepakowym:

pierwsza próba była wykonana w ustalonych warunkach pracy silnika
(silnik osiągnął wymaganą temperaturę pracy) i przy zmianach
w rodzaju paliwa zasilającego silnik; zmiany paliwa zasilającego układ
wtryskowy były dokonywane w pewnych odstępach czasu w celu
uzyskania pomiarów na paliwie jednorodnym (czas ten był potrzebny
do opróżnienia pompy wtryskowej z pozostałości poprzedniego
paliwa); fotografie pracującego silnika były wykonywane przez kamerę
w odstępach czasowych 5 sekund;

druga próba polegała na pomiarze zmian temperatury zewnętrznej
silnika od momentu rozruchu (zimny start) do osiągnięcia optymalnej
temperatury pracy przez silnik
na wybranym rodzaju paliwa
zasilającego, a w końcowej fazie trwania próby następowała zmiana
paliwa zasilającego; przy tej próbie wykonano dwa pomiary: pierwszy
pomiar przy zasilaniu układu wtryskowego olejem napędowym a drugi
– przy zasilaniu czystym olejem rzepakowym. zdjęcia pracującego
silnika były wykonywane przez kameręw odstępach czasowych 5
sekund.
89
Rysunek 2. Widok stanowiska, na którym wykonano pomiary rozkładu
temperatury silnika
WYNIKI BADAŃ
Rysunek 3. Przykładowy termogram silnika z przeprowadzonych badań
90
Powyższy rysunek przedstawia obraz termograficzny pochodzący z kamery
VIGOcam V50. Kolory jaskrawe (żółty i pomarańczowy) odzwierciedlają
temperatury wysokie na powierzchni bloku silnika i oscylują w przedziale
70-90 °C, a różnym odcieniom fioletowego odpowiadają temperatury
w granicach 30-50 °C.
Rysunek 4. Wykres zmian temperatury z próby 2 przy zasilaniu olejem
rzepakowym (dla całego obszaru silnika)
Rysunek 5. Wykres zmian temperatury z próby 2 przy zasilaniu olejem
napędowym (dla obszaru wtryskiwacza)
WNIOSKI
1. Pomiar temperatury zewnętrznej powierzchni, w skład której wchodzą
elementy z różnych materiałów, za pomocą kamery termograficznej
jest trudny do realizacji z powodu różnej emisyjności materiałów, z
których wytworzony jest dany obiekt. Różna emisyjność powierzchni
91
materiałów jest główną przyczyną błędów pomiarowych, które mogą
wynieść nawet 30-40%.
2. Z przeprowadzonych pomiarów możemy wywnioskować, że
temperatura maksymalna i średnia dla całego obszaru bloku silnika
przy zasilaniu silnika olejem rzepakowym była średnio wyższa o 3-5°C
w porównaniu do pracy silnika na oleju napędowym.
3. Z przeprowadzonych pomiarów możemy wywnioskować, że czas
potrzebny do osiągnięcia przez silnik optymalnej temperatury pracy był
krótszy o około dwie minuty przy zasilaniu go olejem rzepakowym,
w porównaniu z olejem napędowym.
LITERATURA
1. Bocheński C.I. Biodiesel - paliwo rolnicze. Wyd. SGGW Warszawa
2003.
2. Lotko
W.
Zasilanie
silników
wysokoprężnych
węglowodorowymi i roślinnymi. WNT Warszawa 1997.
paliwami
3. Minkina W. Pomiary termowizyjne - przyrządy i metody. Wydawnictwo
Politechniki Częstochowskiej Częstochowa 2004.
4. Szlachta Z. Zasilanie silników wysokoprężnych paliwami rzepakowymi.
WKIŁ Warszawa 2002.
92
93
Evrenosoğlu Mehmet
Ege University, Department of Agricultural Machinery, Izmir (Turkey)
Mathematical modelling in silage mechanization
ABSTRACT
A mathematical model can be described as a system using mathematical
language. The process of developing a mathematical model is
mathematical modelling. Mathematical models are used not only in the
natural sciences and engineering disciplines but also in social sciences,
physicists, engineers, economists, statisticians, operation research analysts
use mathematical models most extensively. Mathematical models can take
many forms, including but not limited to dynamical systems, statistical
models, differential equations, or game theoretic models. A mathematical
model usually describes a system by a set of variables and a set of
equations that establish relationships between the variables. In the field of
agriculture many variables are non-linear and much harder to predict than
any other fields. This persuaded mathematical modelling to enter in to the
fields of agriculture even faster. In the present day almost all fields and
parts of agricultural processes are modelled and simulated in order to
understand and to decrease most of the efforts needed.
In this study, different models for forage mechanization is being studied and
created simulations from these studies are used to investigate the
conditions in Turkish forage harvestry systems. In Turkey the capacity of
the harvesting and trasporting are reasonably lower than EU because of
the divided parcels and small areas. This requires to develop adjusted
simulations for Turkish agricultural silage mechanization.
INTRODUCTION
Harvesting machinery for forage mechanization are a large contributor to
the cost of producing and delivering forages. For example, Turkey/Aegean
Region custom rates for chopping, hauling and packing whole plant corn
silage are approximately 34€/da (Provincial directorate of agriculture,
2010). Values with rates per hour are more unstable due to large variety of
machinery capacities. Of the corn silage value, approximately %10-20 is
typically due to harvest and storage machinery cost. Although the values
are different for haycrop silage, the percentage is similar. Minimizing
harvest cost depends on selecting the proper sizing and matching of
equipment.
Aegean and Marmara Regions in Turkey are the most dense regions for
silage mechanization because of their climate suitable for silage. The size
of the lands for silage in those regions are significantly smaller comparing
94
to EU and USA and also divided. This two situation (being small and
divided)
are obstacles for improved mechanized silage production.
Therefore there is huge variety of production techniques not only because
of divided lands but also farmers having old habits and experiences from
the past. In order to develop a reasonable strategy for silage mechanization
in those regions, producers need benchmarks for the production chains. In
that point models and cycle analysis can help farmers to develop a strategy
for minimizing cost of productions between the silage production chain.
However there are no significant studies about that problem and no
reasonable mathematical models for silage productions have been formed
since present days.
MATERIALS AND METHODS
The objective of this study is to research the literature of existing models for
silage mechanization and either adapting them or creating new models for
Turkish agricultural conditions. The existing literature has a chronology
development paralel to the development of the silage mechanizationn. First
models that are created focus on the simple processes like pressing in
silos, different silo dimensions, different knife forms and cutting techniques.
According to that chronology four main models that are chosen from many
studies investigated. These studies are:
a) Factor Affecting Bunker Silo Densities
b) Equipment Matching For Silage Harvest
c) A Systems Approach to Forage Harvest Operations
d) Computerized Cycle Analysis of Harvest, Transport and Unload
Systems
a) Factor Affecting Bunker Silo Densities
Attaining a high density in a silo is important for two primary reasons. Firstly
and most importantly, density and dry matter content determine the porosity
of the silage. Porosity, in turn, sets the rate at which air moves into the silo
and subsequently the amount of spoilage which occurs during storage and
feedout. Ruppel (1992) measured dry matter loss for alfaalfa silage and
developed an equation to relate the loss to density. Secondly, the higher
the density, the greater the capacity of the silo. Thus, higher densities
generally reduce the annual cost of storage per ton of crop by both
increasing the amount of crop entering the silo and reducing crop losses
during storage. The factors affecting density in bunker and pile silos are not
well understood. General recommendations have been to spread the crop
in 15 cm layers and pack continiously with heavy, single-wheeled tractors.
In a survey of alfaalfa silage in 25 bunker silos, Ruppel et al. (1995) found
tractor weight and packing time (min/t) were the most important factors
affecting density. However, both factors only explained a small fraction of
95
the variation observed and layer thickness was not measured. The
objectives in that study were to measure density in a wider range of bunker
silos and correlate those densities with filling practices.
In the study measured densities in over 160 bunker silos containing etiher
corn or haycop (largely alfaalfa) silage. Density was measured with a 5 cm
diameter corer (Holmes, 1996), taking cores at approximately chest height
at four locations across the silage face. Core depth, distance from the top
and distance from the floor were recorded. Cores and a grab sample were
researched to determine weight, dry matter content and particle size
distribution. A survey was completed for each silo sampled. Information
from farmers included: number of packing tractors, tractor weight, number
of tires per tractor, tire pressure, tire condition, number of drive wheels,
silage delivery rate, packing time per day, harvest time per day, filling time,
filling technique, silo dimensions, maximum silage height, crop, crop
maturity and theoretical lenght of cut. These factors were than correlated
with measured dry matter densities. The range of densities and dry matter
contents observed in haycrop and corn silages are shown in table 1.
Ranges of dry matter densities were similar for both haycrop and corn
silages. Densities on the low end suggested little packing, whereas the
highest densities were in the range observed in tower silos. Average dry
matter densities were slightly higher than a recommended minimum density
of 224 kg/m3.
Table 1. Summary of core samples collected from 168 bunker silos
Haycrop silage (87 Silo)
Corn silage (81 Silo)
Charasteristic
Dry matter (%)
Wet density
3
(kg/m )
Dry matter
3
(kg/m )
Average
particle size
(cm)
Average
Range
SD
Average
Range
SD
42
24-67
9.5
34
25-46
4.8
593
208-977
10.9
689
368-961
8.3
237
105-434
3.8
232
125-378
2,9
1.1
0.68-3.1
0.15
1
0.71-1.7
0.08
SD: Standard deviation
The linear regression which explains %18 of the variation of estimated dry
matter density (DMD) is expressed as:


Est.DMD kgDM / m 3  8,5  PF  88,52  0,818  0,53  D
where average depth (D) and packing factor are calculated as:
D = average silage depth (m) = (height at wall + height at center) ÷ 2
96
W 
PF     N  DM  C
L
W: Proportioned average tractor weight (kg) for all tractors packing silage.
Example: Two tractor pack %100 of the filling time; tractor 1 weighs 11,4
tons and tractor 2 weighs 6,8 tons. Then the proportioned average tractor
weight is: (11,4+6,8)÷2=9,1 tons. If tractor 1 packs %90 of filling time and
tractor 2 is used %50 of the time, then proportioned average tractor weight
becomes: (11,4x0,9+6,8x0,5)x[90÷(90+50)]=8,74 tons.
L: Layer thickness (m) of the spread but unpacked crop in the silo prior tp
driving over it during the first packing pass.
N: Number of tractor-packing equivalents, where N=1 when one tractor is
packing continuously during the filling process. This value can be fractional,
reflecting one or more tractor packing intermittently.
Example: If one tractor packs continiuosly during the silo filling process and
another packs %50 of the filling time, N=1+0,5=1,5. If there is only one
packing tractor and it packs for 11 h/day and the silo is filled 10 h/day, then
N=11/10=1,1.
C: Crop delivery rate (t/hr) to the silo.
Using this equations for a bunker silo filling in Turkish farm land conditions
had shown that importance on density is not given yet. The values are
taken from a dairy farm which is located in Aegean Region (Ödemis) of
Turkey. The farm had a bunker silo which was 12,2 m wide, had 3,2 m
sidewalls and had material packed to a maximum depth of 4,3 m at the
center. The %35 of dry matter content silage was delivered to the silo at the
rate of 90 t/h. One packing tractor (6,5 tons) distributed silage with a blade
to a depth of 0,3 m per layer and packed continiuosly when not pushing up
silage. A second tractor (5 tons) packed continiuosly. Assuming a triangular
shaped cross section above the walls, the average silage depth was
D=(3+4,3)÷2=3,65 m. The average packing tractor weight was W = (6,5+5)
÷2=5,75 tons. The packing layer thickness was L = 0,3 m, crop delivery rate
was C=90 t/h and dry matter content was DM=0,35.
Using these values, the packing factor can be calculated as:
W 
PF     N  DM  C
L
=  5,75  
 0,3 
2  0,35  90
=1,68
The expected dry matter density is:


Est.DMD kgDM / m 3  8,5  PF  88,52  0,818  0,53  D =153,6 kgDM/m
3
Being less than 224 kgDM/m3, a change in packing procedure would be
beneficial. A procedure was developed for estimating the density of
a bunker based silage packing in this study. Silage of high density
experiences less dry matter loss than does that of lower density. If the extra
97
efforts for saving silage are more than the cost of the achieving the savings,
then it is economically viable to implement the changes needed to achieve
the savings.
b) Equipment Matching for Silage Harvest
Harvesting machinery and associated costs are a large contributor to the
cost of producing and delivering forages. For example, Turkey’s Aegean
Region custom rates for chopping, hauling and packing whole-plant corn
silage are approximately 280€/ha (Aegean Region Provincial Diretorate of
Agriculture, 2010); rates per hour depend largely on machinery capacities.
With a typical corn silage yield of 50 t/ha, machinery cost to harvest,
transport and store silage away are approximately 8€/ton. Selection and
sizing of equipment is important to minimize harvest cost. In forage
harvesting systems, there are significant equipment interactions as the crop
moves from the field to the silo. The harvester needs to interact with the
transport units to align and either unload or switch trailers.
Four different factors can limit the capacity of a machine depending on the
field conditions and the operation. These factors are power, throughput
capacity, speed and traction. In systems where machines must interact
(such as harvest, transport and unloading), the capacity of some machines
can be limited by others; this may necessiate ilde time for some
machines.logistics at the unloading site are critical to system performance.
If forage can not be packed, blown or bagged fast enough, the storage site
can become the bottleneck of the overall harvest system. The blower and
bagger capacity values are reasonably consistent with silo filling rates
observed on 23 dairy farms; the visited farms included 22 tower silos, 23
bunker silos and 8 bags.
For purposes of illustrating impact of transport system on harvester
utilization and system capacity, a 350 HP self-propelled forage harvester
harvesting either haycrop or whole-plant corn silage was considered with
different truck sizes. For these simulations, round trip trasport distance was
9,7 km and unloader capacity was non-limiting at (120tDM/h). Alignment
time of the transport units with harvester and unloader were set realistically
at 1 min each and average transport speeds were 40 km/h. With the small
trucks, use of a dump cart was compared to direct chopping into the trucks.
Harvester utilization (time harvested divided by total time) can not reach
%100 due to alignment and interaction time with transport units. Values
near %100 are more desirable, resulting in higher system capacity and
lower harvest cost. Because of power requirement capacity is lower in
haycrops than whole-plant corn and the appriate number of transport units
is lower. The appropriate number and size of trucks required to keep
a harvester maximally utilized depends on several factors, including
transport distance, transport speed, unloading rate and harvester power.
The impact of a reduction in number of transport units is illustrated in table
2; several comparisons can be made using the table4 to illustrate that
98
harvester utilization (hence production cost) is very sensitive to size and
number of transport units in some situations.
Table 2. Effect of number of trasport units on harvester utilization and
system capacity with a 350 HP harvester, 10 km round trip transport
distance and 40 km/h transport speed in wole-plant corn
Transport unit
Harvest
Method
Small Truck
Dump cart
Transport Number
Utilization of
System
unit
of
harvester
capacity
capacity transport
(h harvesting/h)
(t/h)
(tDM)
units
2
4
0,64
26,8
Small Truck
Direct to truck
2
5
0,71
29,6
Medium Truck
Direct to truck
3,5
4
0,83
34,8
Large Truck
Small Truck
Small Truck
Direct to truck
Dump cart
Direct to truck
5
2
2
3
3
4
0,83
0,48
0,57
34,5
20,1
23,7
Medium Truck
Direct to truck
3,5
3
0,65
27,2
Large Truck
Direct to truck
5
2
0,55
23,0
The term of power times distance divided by transport unit capacity and
speed was used to establish the functional form on an empirical model
(R2=0,997) for number of transport units required to keep a harvester
maximally utilized. The empirical model is:
N t ,req  0,44  0.0746  Cc  PH kW  Dt ,km  Vt ,tDM  St ,km / h   1,06 I d
Nt,req: Number of transport units required to keep the harvester as busy as
possible
Cc: Crop coefficient (1.6 for whole-plant corn, 1.0 for haycrops)
PH: Power of the harvester, kW
Dt: Round trip transport distance, km
Vt: Capacity of each transport unit, tDM
St: Average speed of transport uni, km/h
Id: Indicator for direct chopping into transport units (1 if material was
chopped directly in to transport, = if a dump cart was used)
c) A Systems Approach to Forage Harvest Operations
After the transport models were developed. It became usefull combining
models with cycle analysis. Together it became much easier to investigate
systems and finding out their bottleneck points. The principles and
developmental steps regarding the use of cycle diagrams were outlined by
99
Hunt (1986). To manually draw a cycle diagram and perform an analysis,
the developmental steps are:
Sketch the cycle to show the proper machine relationships.
Mark the support times between individual machine cycles with a zigzag
line. Mark both machine loops at their points of interaction.
Sum the cycle times required for each machine loop and select the largest
to be the system cycle time..
Add idle times to the other machine loops to bring their total times up to the
total system time. Identify this on the diagram with circles.
Field efficiency can now be estimated more accurately when the machine in
question is a part of the system.
Outputs from a cycle analysis include system capacity, labor efficiency and
utilization rates for each machine. Here is an example of an Turkish dairy
farm’s corn silage process cycle (Figure 1).
Figure 1. Example of a corn silage process cycle diagram and output
values.
d) Computerized Cycle Analysis of Harvest, Transport and Unload
Systems
Cycle diagrams are relatively simple tools which can provide insight
concerning the impact of equipment and operational changes on dynamic
agricultural systems with interacting components or machines.cycle
analysis of machine systems that include harvest, transport and unloading
sub-systems requires machine capacity, operational data and parameter
input for each machine and operation. Outputs include cycle time, system
capacity and idle time for each machine. Efficiency measures of harvester,
transporter, unloader and labor utilization can be computed. Selection of
machinery sets for agricultural field work has been accomplished with
modeling and optimisation approaches. Selecting machinery used in
simultaneous operations requies consideration of the cycle for each
machine. With one cycle representing a “round” by all transport units, the
volume per cycle is computed as:
Vc  Vt  N t
Vc: Volume per cycle, harvest units/cycle (t/cycle)
100
Vt: Volume of each transport unit, harvest units/transporter
Nt: Number of transport units
Harvest: The productive portion of a harvester’s cycle consists of harvest
time and interaction time with the transporter. The primary contributor to the
harvester’s cycle time is the time to harvest the material per cycle:
Th  Vc  Cm,max  E f ,max 
Tht ,t  1  I ht  Vt  TRh
CTh  Th  Tht ,t  N t
Th: Time for harvest (h/cycle)
Tht,t: Time for harvester/Transporter interaction for material transfer
(h/transporter/cycle)
CTh: Cycle time for for the harvester, without idle or alignment time
(h/cycle)
Vc: Volume per cycle, harvest units/cycle (t/cycle)
Cm,max: Theoretical maximum material capacity of the harvester
(harvest units/h)
Ef,max: Maximum field efficiency of the harvester
Iht: Indicator variable for simultaneous harvest and transfer (1:yes,0:no)
Vt: Volume of each transport unit, harvest units/transporter
TRh: Transfer rate of storage volume on the harvester (harvest units/h)
Nt: Number of transport units
Transport: Productive transport time is spent interacting with the harvester or
unloader, or in transit. Interaction time with the unloader is a combination of
alignment and working time:
Ttu  Ttu,a  Vt  Cm ,u
Ttu: Time for interaction between transporter and unloader
Tt  Dt  St
Ttu,a: Time for alignment of transporter and unloader
Tht ,h  Vt  Vh   Cm,max  E f , f max 
CTt  Ttu  Tt  Tht ,t  Tht ,h
Cm,u: Material capacity of the unloader (harvest units/h)
Tt: Travel time (h)
Dt: Average distance of travel (km)
St: Average speed of travel (km/h)
Tht,h: Time for harvester and transporter interaction due to
harvest (h/transporter/cycle)
CTt: Cycle time for the transport unit(s) (h/cycle)
Unload: Productive unloading time is spent with the transporter(s). The
cycle time of the unloader is:
CTu  N t  Ttu
CTu: Cycle time for the unloader (h/cycle)
System: The system cycle time is the maximum of the cycle times of
system components; time required to align the harvester and transporter is
assigned to the less busy of harvester and transporter. Cycle time and idle
time are therefore computed as:
CTt  Tht ,a  CTh  N t  Tht ,a
CT: Cycle time for the system (h/cycle)
Ti,h: Idle time for the harvester (h/cycle)
Ti,t: Idle time for the transporter(s)
101
CT  max CTh  N t  Tht ,a , CTt , CTu 
Ti ,h  CT  CTh  N t  Tht ,a
Ti ,t  CT  CTt
CT  max CTh , CTt  Tht ,a , CTu 
Ti ,h  CT  CTh
Ti,u: Idle time for the unloader (h/cycle)
Li: Idle time for labor (h/cycle)
Lu: Number of laborers at the unloader
Ti ,t  CT  CTt  Tht ,a
Ti ,u  CT  CTu
Li  Ti ,h  N t  Ti ,t  Lu  Ti ,u
Utilization (time use efficiency) of each unit is computed from theoretical
capacities or minimal component cycle times and actual system cycle time:
U h  Vc  Cm ,max  E f , f max   CT
Uh: Harvest (h)
U ta  Tt  CT
Uta: Utilization of transporter (h travel/h/transporter)
U tb  CT  Tti,t   CT
Utb: Utilization of transporter (h busy/h/transporter)
U u  Vc  Cm,u  CT
U1: Utilization of labour (h working/h)
U1  1  Li  L  CT 
Csys,a: System capacity (harvest units/h)
Uu: Utilization of unloader (h unloading/h)
L  1  Nt  Lu
Csys,b: System capacity (harvest units/h)
Csys,a  U h  E f ,max  Cm,max
Ef,act: Actual harvester field efficiency, fraction
Csys,b  Vc  CT
E f ,act  Csys,a  Cm,max
Cycle analysis of harvest/transport/unload systems involves straightforward
computations. Althought they are tedious, computurizing the analysis in
a spredsheet allows improvet, understanding of the interrelationships and
more rapid evaluation of alternative solutions.
CONCLUSIONS
In the first part of the study, models and simulations are studied and some
of them are reorganized for Turkish agricultural systems. Especially
problems in the bunker loading site are significant in Turkey. There has
been no detailed study about the process chain of silage mechanization
and there are no specific data for related conditions. In the second part of
the study these models and simulations will be used to create a database
for silage process. This database will be used to compare the current
situation and routine working systems for preparing silage from forage
102
material. There are extensive problems on silage quality. Some of them
are mechanical and some are system based. Forexample laborer’s and
farmerer’s inadeaquate knowledge on packing systems decrases the
quality of the forage materials. Ordinary labor work focuses on packing as
fast as possible but forgetting to control the bulk density of the material.
Because of lack of unmatched equipment in the systems processes,
laborers only focus on the time of the work and spending efforts to keep it
short. There no data or spreadsheet supporting producers for decision
making. Economical production and better quality silage will become a key
factor in the future, having much more importance than present day
because of global warming and more human population demanding on
better and more efficient production in dairy industry.
REFERENCES
1. ASAE, 2002a. S495. Uniform terminology for agricultural machinery
management. In: ASAE Standards, 49th
2. ed. ASAE, St. Joseph, MI.
3. ASAE, 2002b. EP496.2. Agricultural machinery management. In:
ASAE Standards, 49th ed. ASAE, St. Joseph,MI.
4. ASAE, 2002c. D497.4. Agricultural machinery management data.
In:ASAEStandards, 49th ed. ASAE, St. Joseph,MI.
5. Hunt, D.R., 1986. Engineering Models for Agricultural Production. AVI
Publishing, Westport, CT.
6. Lavoie, G., Gunjal, K., Raghavan, G.S.V., 1991. Soil compaction,
machinery selection, and optimum crop planning.
7. Trans. ASAE 34 (1), 2–8.
8. Parmar, R.S., McClendon, R.W., Potter, W.D., 1996. Farm machinery
selection using simulation and genetic
algorithms. Trans. ASAE 39 (5), 1905–1909.
9. Rotz, C.A., Buckmaster, D.R., Mertens, D.R., Black, J.R., 1989.
DAFOSYM: A dairy forage system model forevaluating alternatives in
forage conservation. J. Dairy Sci. 72 (11), 3050–3063.
10. Rotz, C.A., Muhtar, H.A., Black, J.R., 1983. A multiple crop machinery
selection algorithm. Trans. ASAE 26 (6),
11. 1644–1649
12. Wiersma, D.W. and B.J. Holmes. 2000. Estimating the weight of forage
in a forage wagon.
103
Inż. Grzmiel Marta, dr hab. inż. Kupczyk Adam
Wydział Inżynierii Produkcji
Potencjał teoretyczny biopaliw powstałych z surowców
odpadowych pochodzących z przemysłu mięsnego
/Theoretical potential of biofuel obtained from meat
industry waste material/
SUMMARY
Every year a meat industry produces great amount of waste material, which
in case of mismanagement might be a burden to environment as well as
a danger to people. Due to the presence of organic components
the process of utilization is intricate and costs are very high in Poland.
In consequence the effective and economically viable methods of recycling
are searched for. The main waste material of meat industry constitutes
of refuse fats from abattoirs. It need to be stressed that in Poland
the supply of wholesome fat is not sufficient which does not allow its use
for energy purposes.
Key words: waste material, meat industry. biodiesel, biogas.
STRESZCZENIE
Przemysł mięsny wytwarza co roku znaczące ilości odpadów, które
w przypadku
niewłaściwego
zagospodarowania
są
uciążliwe
dla środowiska i mogą być niebezpieczne dla ludzi. W Polsce koszty ich
utylizacji są wysokie a cały proces skomplikowany ze względu na to, że
w ich skład wchodzą odpady organiczne. Skutkiem tego jest poszukiwanie
skutecznych i opłacalnych metod zamiany odpadów w inne produkty.
Główny odpad przemysłu mięsnego stanowią tłuszcze odpadowe z ubojni.
Należy podkreślić, że podaż pełnowartościowego tłuszczu w Polsce jest
zbyt mała i nie pozwala na jego energetyczne wykorzystanie.
WSTĘP
Odpady mięsne charakteryzują się wysokim udziałem związków
organicznych. Ich zawartość szacuje się na 50-80%1. W przemyśle
mięsnym wyróżnia się sześć grup odpadów:

Odpady rzeźne operacyjne (mają największy udział- 37%),

Odpady z zawartością chlorków,
1
Sobczak A., Błyszczek E., (2009). Chemia: Kierunki zagospodarowania produktów
ubocznych z przemysłu mięsnego., Wyd. Politechniki Krakowskiej, zeszyt 4.
104

Gnojowica,

Osady ściekowe,

Odpady energetyczne,

Odpady komunalno-gospodarcze.
Odpady z przemysłu mięsnego można także podzielić na miękkie i twarde.
Do miękkich zaliczamy: krew poubojową, jelita, wole, przełyki, skrawki
skóry, odpady mięsno-tłuszczowe, zawartość przewodów pokarmowych,
błony śluzowe, gnojowicę, wnętrzności i podroby, osady z oczyszczania
ścieków, sól z konserwacji skór i jelit. Odpady twarde to: pierze odpadowe,
łapy i głowy drobiowe, szczecina, włosie, rogi, racice, kopyta, kości2.
Możliwości wtórnego wykorzystania tych odpadów są różne, przedstawia je
tabela 1.
Sobczak A., Błyszczek E., (2009). Chemia: Kierunki zagospodarowania produktów
ubocznych z przemysłu mięsnego., Wyd. Politechniki Krakowskiej, zeszyt 4.
2
105
Tabela 1. Rodzaje produktów ubocznych z przemysłu mięsnego
i możliwości ich wtórnego wykorzystania.
Rodzaj odpadu
Mięso świeże ( ze starych koni i krów )
Krew niespożywcza
Niegarbarskie części skór
Odpady mięsno-tłuszczowe ze skór
Szczecina
Włosie
Rogowizna
Zawartość przewodów pokarmowych
Odpady jelit
Błona śluzowa jelit
Odpady tłuszczowe
Kości
Zastosowanie
pasza naturalna dla mięsożernych
zwierząt futerkowych, domowych i z
ogrodów zoologicznych
składnik mączek paszowych
produkcja żelatyny, aminokwasów,
osłonek wędliniarskich, nici i gąbek i nici
chirurgicznych, błon do przeszczepów,
tętnic, tworzyw skóropodobnych, klejów,
kosmetyków, paszy
produkcja pasz
produkcja szczotek, pędzli, pasz,
hydrolizatów, nawozów
produkcja szczotek, pędzli, smyczków
muzycznych, filtrów, sit, surowiec
tapicerski i filcowy, produkcja pasz,
hydrolizatów, nawozów
produkcja przedmiotów użytkowych
i galanteryjnych, pasz, hydrolizatów,
mączek keratynowych, nawozów, klejów
nawóz, pasza, dodatek do surowców
utylizacyjnych
surowiec utylizacyjny
produkcja preparatów farmaceutycznych
i pasz
tłuszcz techniczny i pasze
produkcja klejów, żelatyny, pasz,
odzyskiwanie fosforu
źródło kolagenu
Błony- w tym błony surowicze
Sól z konserwacji skór i jelit oraz
na razie brak racjonalnego wykorzystania
peklowni
Inne surowce utylizacyjne
pasze, tłuszcz techniczny
Gnojowica
Nawóz
Osady ściekowe
nawozy, pasze
* od listopada 2004 r. odpady pochodzenia zwierzęcego ( z wyjątkiem ryb i plazmy
krwi ) nie mogą być przeznaczone do produkcji mączek paszowych.
Źródło: Sobczak A., Błyszczek E., (2009). Chemia: Kierunki zagospodarowania
produktów ubocznych z przemysłu mięsnego, zeszyt 4.
Skład i właściwości fizykochemiczne tłuszczów technicznych wykazują brak
zagrożenia ekologicznego przy termicznej obróbce. Zawartość wilgoci
i popiołu kształtuje się na poziomie podobnym jak przy oleju opałowym.
Tłuszcze techniczne nie zawierają w swoim składzie żadnych substancji,
106
które po spaleniu mogłyby okazać się szkodliwe, dlatego są one dobrym
surowcem do produkcji paliw.
CEL I ZAKRES
Celem pracy zaprezentowanej w artykule jest analiza zasobów surowców
odpadowych przemysłu mięsnego do produkcji biopaliw transportowych
w Polsce. Do zrealizowania sformułowanego powyżej celu w pracy
przeprowadzono obliczenia i analizę, których zakres obejmuje:

Charakterystykę przemysłu mięsnego wraz z prognozą do 2020 roku,

Określenie współczynników opisujących ilość odpadów z danego
sektora,

Określenie współczynników do przeliczenia ilości odpadów na ilość
biopaliwa,

Obliczenie
2020 roku.
potencjału
teoretycznego
biopaliw
z
prognozą
do
Analiza została przeprowadzona w oparciu o dane literaturowe.
CHARAKTERYSTYKA RYNKU MIĘSA
Rynek wieprzowiny
Ostatnie lata były najdłuższym okresem systematycznego pogarszania
warunków chowu trzody chlewnej i w związku z tym ograniczania tego
chowu. W lipcu 2009 roku pogłowie wynosiło 14,3 mln sztuk. Ocenia się, że
w 2010 roku pogłowie trzody chlewnej może liczyć około 15 mln sztuk.
W 2008 roku produkcja żywca wieprzowego w wbc wyniosła 2483 tys. ton
i była mniejsza w porównaniu z rokiem ubiegłym o 10,5%. Przewiduje się,
że rok 2011 będzie charakteryzował się wzrostem produkcji. Łączny
eksport wieprzowiny w 2008 roku wyniósł 399 tys. ton a import 514 tys. ton.
Eksport żywca, przetworów i tłuszczów wieprzowych w I półroczu
2009 roku ukształtował się na poziomie 151 tys. ton w ekwiwalencie mięsa.
Import produktów wieprzowych wyniósł w 2008 roku 514 tys. ton.
W I półroczu 2009 roku wyniósł on 259 tys. ton w ekwiwalencie mięsa.
Rynek wołowiny
W czerwcu 2009 roku pogłowie krów było mniejsze o 4,2% w porównaniu
z rokiem poprzednim, a pogłowie bydła ogółem o 1%. Produkcja żywca
wołowego w 2008 roku wzrosła o 2,4%. W I półroczu 2009 roku produkcja
żywca wołowego była większa o 8,5% niż w I półroczu roku poprzedniego.
W 2008 roku liczba urodzonych cieląt wyniosła 2351 tys. sztuk.
W I półroczu 2009 roku liczba ta zmniejszyła się o 12%. Zmniejszył się
również ubój cieląt o ok. 2%. Łączny eksport żywca, mięsa i przetworów
107
wołowych w 2008 roku wyniósł 263 tys. ton. W I półroczu 2009 roku import
mięsa wołowego był zbliżony do roku poprzedniego3.
3
Rynek mięsa. Stan i perspektywy., IERiGŻ, MRiRW, ARR., 2009, Nr 37
108
PROGNOZA RYNKOWA
Uboje bydła mogą się zmniejszać o 2,1% rocznie, natomiast w ubojach
trzody chlewnej może kształtować się tendencja wzrostowa4.
Tabela 2. Uboje całkowite bydła i trzody chlewnej w latach 2009-2020.
Źródło: opracowanie własne.
W następnych latach produkcja mięsa wołowego może się zmniejszać
w tempie 2,6% rocznie, do ok. 300 tys. t w 2020 roku5.
Tabela 3. Produkcja wołowiny i wieprzowiny w latach 2009-2020.
Źró
dło: opracowanie własne.
POTENCJAŁ TOERETYCZNY BIOPALIW.
Dane określające ubój bydła i trzody chlewnej (tab. 2) oraz produkcję
żywca wołowego i wieprzowego (tab. 3) służą obliczeniu szacunkowej
produkcji odpadowych tłuszczy zwierzęcych.
4
5
Biuletyn informacyjny., ARR., 2009, Nr 4 (214)
Biuletyn informacyjny., ARR., 2009, Nr 4 (214), s. 36.
109
Tabela 4. Szacunkowa produkcja tłuszczy zwierzęcych (odpadowych,
technicznych) w poszczególnych latach.
Wyszczególnienie
2009
2010
2011
Tłuszcze zwierzęce z ubojni (niejadalne)
Ubój żywca wołowego
1,300
1,273
1,246
(mln szt.)
kg tłuszczu na sztukę
550x0,13
550x0,13= 550x0,13=
(kg/szt.)
= 71,5/2
71,5/2
71,5/2
Masa tłuszczu
ok. 46,48
ok. 45,51
ok. 44,54
wołowego na cele
techniczne (mln kg)
Ubój żywca
21
26,17
26,2
wieprzowego (mln. szt.)
kg tłuszczu
110X0,6x0,01
0,66
0,66
odpadowego na sztukę =0,66
(otoka przy jelitach;
inne odpadowe)
(kg/szt.)
Masa tłuszczu
ok. 13,86
ok. 17,27
ok.17,29
wieprzowego (mln kg)
2012
1,220
550x0,13=
71,5/2
ok.43,62
26,3
0,66
ok. 17,36
Tłuszcze zwierzęce produkowane z surowców odpadowych (z zakładu
utylizacji)
Żywiec wołowy w (tys. 783
650
392
382
t)
Odpady (%)
50%
50%
50%
50%
Pozostałość (tys. t)
391,5
325
196
191
Odpady 1 kat (%)
12%
12%
12%
12%
Masowo odpady 1 kat 47
39
23,5
23
(tys. t)
Tłuszcz w odpadach 1 10%
10%
10%
10%
kat (10%)
Masowo tłuszcz w 1 kat ok. 4,7
ok. 3,9
ok. 2,35
ok. 2,3
(tys. t).
Lata
2009
2010
2011
2012
Żywiec
wieprzowy 2286
2393
2396
2404
w (tys. t)
Odpady (%)
40%
40%
40%
40%
914
957
958
961
Odpady 1 kat (%)
5%
5%
5%
5%
Masowo odpady 1 kat 46
47,8
48
48
(tys. t)
10%
10%
10%
kat (10%)
ok. 4,78
ok. 4,8
ok. 4,8
(tys. t).
Łącznie tłuszcze zwierzęce z ubojni i utylizacji (łącznie)
Łącznie odpadowe
ok. 69,6
ok. 71,5
ok. 69
ok. 68
110
tłuszcze i po utylizacji
(tys. t)
Tabela 4.
Wyszczególnienie
2013
2014
2015
1,194
1,169
1,144
( mln szt.)
550x0,13=
550x0,13= 550x0,13=
(kg/szt.)
71,5/2
71,5/2
71,5/2
Masa tłuszczu
ok. 42,69
ok. 41,79
ok. 40,9
wołowego na cele
techniczne (mln kg)
Ubój żywca
26,3
26,5
26,7
kg tłuszczu
110X0,6x0,01= 0,66
0,66
odpadowego na sztukę 0,66
inne odpadowe)
(kg/szt.)
Masa tłuszczu
ok. 17,36
ok. 17,49
ok. 17,62
2016
1,120
550x0,13=
71,5/2
ok.40,04
26,7
0,66
ok. 17,62
utylizacji)
Żywiec wołowy
375
364
357
353
w (tys. t)
Odpady (%)
50%
50%
50%
50%
187,5
182
178,5
176,5
Odpady 1 kat (%)
12%
12%
12%
12%
Masowo odpady 1 kat 22,5
21,8
21,4
21,18
(tys. t)
10%
10%
10%
kat (10%)
ok. 2,18
ok. 2,14
Ok. 2,12
(tys. t).
Lata
2013
2014
2015
2016
Żywiec
wieprzowy 2411
2421
2429
2420
w (tys. t)
Odpady (%)
40%
40%
40%
40%
964
968
971
968
Odpady 1 kat (%)
5%
5%
5%
5%
48,42
48,58
48,4
(tys. t)
10%
10%
10%
kat (10%)
ok. 4,8
ok. 4,9
ok. 4,8
(tys. t).
Łącznie odpadowe
ok. 67,1
ok. 66,3
ok. 65,6
ok. 64,5
111
(tys. t)
Tabela 4.
Wyszczególnienie
2017
2018
2019
1,096
1,073
1,050
( mln. szt.)
550x0,13=
550x0,13= 550x0,13=
(kg/szt.)
71,5/2
71,5/2
71,5/2
Masa tłuszczu
ok. 39,18
ok. 38,36
ok. 37,54
wołowego na cele
techniczne (mln kg)
Ubój żywca
26,8
26,9
26,9
kg tłuszczu
110X0,6x0,01= 0,66
0,66
odpadowego na sztukę 0,66
inne odpadowe)
(kg/szt.)
Masa tłuszczu
ok. 17,69
ok. 17,75
ok. 17,75
2020
1,028
550x0,13=
71,5/2
ok. 36,75
27
0,66
ok. 17,82
utylizacji)
Żywiec wołowy w
346
340
325
321
(tys. t)
Odpady (%)
50%
50%
50%
50%
173
170
162,5
160,5
Odpady 1 kat (%)
12%
12%
12%
12%
Masowo odpady 1 kat
20,76
20,4
19,5
19,26
(tys. t)
Tłuszcz w odpadach 1
10%
10%
10%
10%
kat (10%)
Masowo tłuszcz w 1 kat ok. 2
ok.2
ok. 2
ok. 1,9
(tys. t).
Lata
2017
2018
2019
2020
Żywiec wieprzowy
2414
2410
2400
2390
w (tys. t)
Odpady (%)
40%
40%
40%
40%
965
964
960
956
Odpady 1 kat (%)
5%
5%
5%
5%
48,2
48
47,8
(tys. t)
10%
10%
10%
kat (10%)
Masowo tłuszcz w 1 kat Ok. 4,8
ok. 4,8
ok. 4,8
ok. 4,8
(tys. t).
Łącznie odpadowe
ok. 63,7
ok. 63
ok. 62,1
ok. 61,3
(tys. t)
112
Źródło: wskaźniki do obliczeń przyjęto na podstawie: E. Piotrowski, IPMiT, w Warszawie oddział
w Poznaniu, oraz K. Dowgiałło, Dep. Weterynaryjny MRiRW, W. Sikorki – ZM Skiba, Chojnice.
Łączną ilość tłuszczy odpadowych powstałych w latach 2009-2020
przedstawia tabela 5.
Tabela 5. Łączna ilość tłuszczy odpadowych powstałych w latach 20092020.
Wydajność produkcji biogazu z tłuszczu kształtuje się na poziomie
800 m3/tonę substratu6, natomiast ilość biodiesla wytworzonego z tłuszczu
zwierzęcego w każdym kolejnym roku jest proporcjonalna do ilości tłuszczy
odpadowych jakie wytworzył przemysł mięsny7.
Tabela 6. Szacunkowa ilość biogazu i biodiesla możliwa do wytworzenia
z tłuszczu zwierzęcego w latach 2009-2020.
Wyszczególnienie
Łącznie tłuszcze
odpadowe i po
utylizacji
[tys. Ton]
Biogaz z tłuszczu
3
[tys. m ]
Biodiesel
[tys. ton]
Lata
2009
69,6
2010
71,5
2011
69
2012
68
2013
67,1
2014
66,3
55680
57200
55200
54400
53680
53040
69,6
71,5
69
68
67,1
66,3
2015
65,6
2016
64,5
2017
63,7
2018
63
2019
62,1
2020
61,3
51600
50960
50400
49680
49040
64,5
63,7
62,1
61,3
Wyszczególnienie
Lata
Łącznie tłuszcze
odpadowe i po
utylizacji[tys. ton]
Biogaz z tłuszczu
52480
3
[tys. m ]
Biodiesel
65,6
[tys. ton]
Źródło: obliczenia własne.
6
7
http://www.postcarbon.pl, 2009
http://www.rsi-wielkopolska.pl, 2009
113
63
Tabela 7. Ilość paliwa z odpadów w przeliczeniu na tony oleju
ekwiwalentnego.
Wyszczególnienie
Biodiesel
Lata
2009
2010
2011
2012
2013
2014
61,7
63,1
60,9
60
59,3
58,5
30,7
31,4
30,3
29,9
29,5
29,1
[ktoe]
Biogaz z tłuszczu
[ktoe]
Wyszczególnienie
Biodiesel
Lata
2015
2016
2017
2018
2019
2020
57,9
57
56,3
55,6
54,8
54,1
28,8
28,3
28
27,7
27,3
26,9
[ktoe]
Biogaz z tłuszczu
[ktoe]
Tabela 8. Potencjał teoretyczny biopaliw z odpadów z rynku mięsa
do 2020 roku (ktoe).
Wyszczególnienie
Rynek mięsa
Biodiesel
699,2
[ktoe]
Biogaz
[ktoe]
347,9
PODSUMOWANIE
1. Przemysł mięsny każdego roku wytwarza znaczące ilości odpadów,
które mogą być wykorzystane do produkcji biopaliw ze względu
na wysoki potencjał energetyczny.
2. Głównym
odpadem
powstającym
w sektorze
mięsnym
wykorzystywanym do produkcji biopaliw może być odpadowy tłuszcz
zwierzęcy.
114
3. Ilość tłuszczu zwierzęcego powstałego przy przetwórstwie mięsa
do 2020 roku szacuje się na 791,7 tys. ton.
4. Potencjał produkcji biopaliw z odpadów z rynku mięsa do 2020 roku
szacowany jest na 699,2 ktoe przy założeniu, że z odpadów zostanie
wytworzony biodiesel lub 347,9 ktoe przy założeniu, że z odpadów
zostanie wytworzony biogaz.
LITERATURA
1. Biuletyn informacyjny: Podaż i popyt w Europie a perspektywy
produkcji rolniczej w Polsce. ARR., 2009, Nr 4 (214), s. 36- 49
2. http://www.postcarbon.pl, 2009
3. http://www.rsi-wielkopolska.pl, 2009
4. Rynek mięsa. Stan i perspektywy. IERiGŻ, MRiRW, ARR., 2009, Nr 37
5. Sobczak
A.,
Błyszczek
E.,
(2009):
Chemia:
Kierunki
zagospodarowania produktów ubocznych z przemysłu mięsnego.
Wyd. Politechniki Krakowskiej, zeszyt 4.
115
Kasina Marek, Belán Miroslav, Tarasovičová Adriana,
with a seat in Prešov(Slovak Republic)
Comparation of influence of different coatings ON lifespan
of mill
INTRODUCTION
Wear arises by impact of friction of cut chip pieces and workpiece surfaces
with the tool. Its mechanism is characterized by friction of little elements of
tactile layers and their removal in form of products of friction from cutting
area. Wear of cutting wedge has faster progress than wear of machine
parts even though that physical nature is the same. Cause should be found
in peculiarity of friction process in manufacturing cutting. New metal
surfaces come to contact with cutting material at all times. [5]
1. SPECIFICATION OF EXPERIMETAL CONDITIONS
1.1 CATEGORIZATION OF EXPERIMENT
As the measurements are focused on verification of durability of cutting
materials selected on the base of previous testing, the long-term method of
testing was chosen. These methods of long-term testing have the
disadvantage of huge time and material consumption, although they are
more precise as short-term tests.
1.2. CHARACTERISTIC OF EXPERIMENTAL ENVIRONMENT
For the purposes of experiment there was CNC machining center HAAS
VF- 1B utilized that is situated in laboratory of Cracow Polytechnics
in Cracow, Poland.
1.2.1. CUTTING CONDITIONS
From the viewpoint of cutting conditions established for these experiment
the dimensions of relevant workpieces were taken into consideration
together with requirements of measurements that should provide the
results. Entire experiment was realized as long-term durability testing.
Established conditions:

Spindle speed n with value of 1800 ot.min-1.

Cut depth ap with value 1,5 mm.

Cutting speed vc with value 34 m.min-1
116

feed rate vf with value 0,04 mm/teeth
1.2.2. MACHINED MATERIAL AND TESTED CUTTING MATERIALS
As a workpiece material there was steel used marked as
STN 17 241 EN X5CrNi 18-10 that is austenitic chrome-nickel steel with
very good corrosion resistance, good plasticity in cold stage and good
weldability.
As tool materials there were three kinds of HSS grooving mills with two
wedges and diameter of 6 mm (obr.2):

A coatless

B with coating ALTiN

C with coating AlTiSiN
1.2.3 EXPERIMENT PROCEDURE
According to determined parameters (coating type of cutting plate, cutting
speed, cut depth and feed rate) the verification of durability of mills was
started. Experiment was realized on material with dimensions 200x100x50
(obr.1). With all tool crossing movements the cutting conditions were kept
constant. As first tested mills samples „A“ with no coating were tested.
Second tested were „B“ samples with AlTiN coating. Finally „C“ samples
were tested with AlTiSiN coating. After each tool crossing movement the
time of tool engagement was measured together with tool wear. Milling was
realized until the wear reached the value of VBB = 600 µm. Wear was
monitored with use of optical device with decuple optical zoom. With
respect to selected material STN 17 24 the wear at first two tool crossings
was zero. With further tool crossings the wear reached the value of VBB =
200 µm. This value was constant until the wear started to increase swiftly
what was obvious also from width of working trajectory of the tool.
Individual measured values were graphically evaluated.
Fig.1
Fig.2
117
2. RESULTS
Fig.3 Graphical interpretation of experimental results for HSS grooving mills
with no coating „A“
Fig. 4 Graphical interpretation of experimental results for HSS grooving
mills with AlTiN coating „B“
Fig. 5 Graphical interpretation of experimental results for HSS grooving
mills with AlTiSiN coating „C“
118
3. CONCLUSION
Cutting tools for engineering manufacturing are produced of different
materials – starting from tool steel (high-speed) through sintered carbides
(coatless or with hard coating), cermets, cutting ceramics to very hard
materials (synthetic diamond and cubic boron nitride). This wide assortment
of materials is the result of long and intensive research and development in
that area and is connected with development of constructional materials
that need to be machined. Currently and neither in close future there are no
expactations in invention of brand new cutting material. Therefore the
efforts of all research teams in area of cutting materials focus to
improvements of technological aspects with precise of application area. [5]
Contribution is created woth support of ministry of education of Slovak
Republic with exploitation of grant VEGA 1/0885/10". From presented
graphs it is obvious that with HSS mills labeled as „A“ samples lowest
durability was achieved as the mills engagement was shortest. With mills
with AlTiN coating that were labeled as „B“ samples the impact of coating
was observed while reaching doubled lifespan. Highest value of lifespan
was documented on graph C and achieved after use of HSS mills with
AlTiSiN coating lebeled as „C“ samples. Their engagement time was three
times longer than with coatless „A“ samples. This experiment confirmed
that development and research in the area of tool coating has still
significant importance.
REFERENCES
1. Bílek, O.; Lukovics, I. : Experimental simulation of heat and stress
formation for surface grinding. In Katelinic, B. Daaam International
Scientific Book 2008. 7th ed. Vienna, Austria : Daaam International
Vienna, Vienna, 2008, pp. 35-42, ISBN 978-3-901509-69-0.
ISSN 1726-9687.
2. Buda, J., Bekés, J. : Teoretické základy obrábania kovov. 1. vyd.
Bratislava : SVTL, 1967. 700 s. ISBN 63-046-67
3. Neslušan, M.,Turek, S., Brychta, J., Čep, R., Tabáček, M.:
Experimentálne metódy v trieskovom obrábaní. Žilina 2007. ISBN 97880-8070-7,11-8
4. Vasilko, K.: Teória
ISBN 80-8073-586-7
rezného
procesu.
1.vyd.
Prešov
2006.
5. Humár, A.: Materiály pro řezné nástroje. Praha 2008. ISBN 978-80254-2250-2 Lukovics, I.; Bílek, O. High Speed Grinding Process.
Manufacturing Technology, 2008, 8, 12-18. ISSN 1213248-9.
119
KovalyshynOleh
Lviv National Agrarian University
Usingcloud computingtechnologyin education process
ANNOTATION
This paper considers thetechnology ofcloudcomputing, its
structureandmethodsof
applicationtoimprovethe
educational process.
INTRODUCTION
Cloud computing refers to the provision of computational resources on
demand via a computer network, such as applications, databases, file
services, email, etc. In the traditional model of computing, both data and
software are fully contained on the user's computer; in cloud computing, the
user's computer may contain almost no software or data (perhaps a
minimal operating system and web browser only), serving as little more
than a display terminal for processes occurring on a network of computers
far away. Common shorthand for a provided cloud computing service (or
even an aggregation of all existing cloud services) is "The Cloud".
The phrase “cloud computing” originated from the cloud symbol that is
usually used by flow charts and diagrams to symbolize the internet. The
principle behind the cloud is that any computer connected to the internet is
connected to the same pool of computing power, applications, and files.
Users can store and access personal files or use productivity applications
120
on a remote server rather than physically carrying around a storage
medium such as a DVD or thumb drive. Almost all users of the internet may
be using a form of cloud computing though few realize it [1].
Cloud computing involves pooling the processing power of multiple remote
computers in "the cloud" to achieve a task, such as data warehousing of
hundreds of terabytes, managing and synchronizing multiple documents
online, or computationally intensive work. These tasks would normally be
difficult, time consuming, or expensive for a single computer to accomplish.
The result of this processing is then served using the Internet to one or
more clients working on their local computer.
The National Institute of Standards and Technology (NIST) provides a
specific definition:
Cloud computing is a model for enabling convenient, on-demand network
access to a shared pool of configurable computing resources (e.g.,
networks, servers, storage, applications, and services) that can be rapidly
provisioned and released with minimal management effort or service
provider interaction [2].
Cloud computing describes a new supplement, consumption, and delivery
model for IT services based on Internet protocols, and it typically involves
provisioning of dynamically scalable and often virtualized resources It is a
byproduct and consequence of the ease-of-access to remote computing
sites provided by the Internet. This frequently takes the form of web-based
tools or applications that users can access and use through a web browser
as if they were programs installed locally on their own computers.
Typical cloud computing providers deliver common business applications
online that are accessed from another Web service or software like a Web
browser, while the software and data are stored on servers.
Most cloud computing infrastructures consist of services delivered through
common centers and built-on servers. Clouds often appear as single points
of access for consumers' computing needs. Commercial offerings are
generally expected to meet quality of service requirements of customers,
and typically include service level agreements
The key characteristic of cloud computing is that the computing is "in the
cloud"; that is, the processing (and the related data) is not in a specified,
known or static place(s). This is in contrast to a model in which the
processing takes place in one or more specific servers that are known. All
the other concepts mentioned are supplementary or complementary to this
concept [3].
121
HOW TOUSECLOUD COMPUTINGTOIMPROVETHE
EDUCATIONALPROCESS
Inpractice,cloud computingtechnologycan be usedtofacilitatethe learning
processinestablishments
of
higher
education.
Accordingtothe
developedproject information required forstudentsduringthe learning
process(literature, applications, software simulators, etc..) placedon the
local serverof the institution,and eachcomputerthat isconnectedto
theLANcan
accessthese
products.
Thismethodgives
atremendousadvantage, because there's noneed toinstallsoftwareon
eachcomputerseparately,
simplifyingadministrationof
computerclasses
andminimizingcarejobs. An importantadvantageis thepossibility ofproviding
for studentsindividual"rooms" on the serverwheretheycanposttheir
owninformation concerning withtraining. In fact students’ attachment to the
workplace disappears; from any computer in the university access to the
software package as well as their own "rooms" is granted.
Technologyallowsimprovingcomputer
studentstestingbecause
itminimizesthe chance of interventiontothe applicationof unauthorized
personsduring testing. This is provided by that the local computer where
the actual testing process rakes place has no server side program, or
processes associated with it, which does not allow to hack it. Interference in
testing process needs to break the server, which is ten times harder. In
addition, there is no need to install the testing program on each computer
separately. Process of updating software, changing databases issues is
simplified. Test results may be available to students through the cloud, as
an Internet application.
Thistechnologybecomessignificant in practicedue tothe factthat existent
standardsof educationof engineerstraining areas, such as “Processes,
machinesandequipmentAIP” ,”Power engineering and electro technical
systems in AIC ”, “Mechanical“ , “Cartransport”,soprovide for passing
offinalstateexam in the form of test. Thanks tothis technology,it is easily
toconvertthis examoncomputertestingthatwillsignificantlyreducethe timeof
its carrying out, and will expandopportunitiesandthe terms of
preparationetc.
Cloud computingcan alsobe usedas oneof theoptions fordistance
learning,by making theaccessto theinformationavailable on theserverfrom
the Internet. Instructional materialsneededfor training, must be placedon
the serverwherethey will be availableto students. The evaluations are
conductedusingthe softwarepresented on it. Resultsare placedinappropriate
studentsrooms, where theywere available to theteachers. Thismethodcan
be usedforongoing monitoringof students, registration of the progressof
theirstudiesforsome definite period oftime, alwaysdeterminingtheirrating.
122
CONCLUSIONS
1. Cloud computing technologies have wide a use in the educational
process for its improvement, and provide students with additional
opportunities.
2. Cloud computing technology is a simple method of implementation of
the methods of computer testing during passing of final state exams by
students of engineering directions, if it’s provided by existing standards
of education.
3. Cloud computing can also be used as one of the variants of distance
studying and constant current control students' knowledge of particular
subjects, and it presents an opportunity to determine continuously their
rating according to the results.
REFERENCES
1. John Rittinghouse, James Ransome.
Implementation, Management, and Security.
ISBN 1439806802.
Cloud Computing:
CRC Press, 2009,
2. Michael Miller. Cloud Computing: Web-Based Applications That
Change the Way You Work and Collaborate Online, 2008,
ISBN 0789738031.
3. John Rhoton. Cloud Computing Explained: Implementation Handbook
for Enterprises, 2009, ISBN 9780956355607
123
Sudoł
Katarzyna,
Kuriata
Maria,
Pęczuła
Małgorzata,
Tarabichi Marta, Półtorak Gabriela, Szyndzielorz Aneta
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Wykorzystanie metod biotechnologicznych do produkcji
wybranych przedstawicieli Rhododendron
/Biotechnological methods using to production
Rhododendron chosen representatives/
ABSTRACT
Decorative qualities and constant demand on Rhododendron are the
reasons of perfecting and using micropropagation methods on large scale –
to mass proliferation of this plants [Bojarczuk 1995, Gertere i Tomsone
1996, Tomsone i wsp. 2004, Almeida i wsp. 2005, Vejsadova 2008].
Meristems fragments and floral inmature buds are using as primary
explants to culture iniciation. The objective tests was valuation of growth
regulators influence on micropropagation of Rhododendron hybrid, received
in Forest Arboretum in Slizow, which is characterized by relatively dark
flower’s color, rare found among Rhododendrons. Technics based on
micropropagation permit to get its hybrid seedlings on the mass scale and
keep it values, because backwoods constitute only the single shrub. This
technic limits application traditional methods of vegetative proliferation by
coupling or cuttings in arboretum and generative proliferation may cause
loss this mark. Anderson’s [1984] medium was applicated as the basic
medium and it was modificated by Bojarczuk [1994]. Basic medium was
supplemented by phytohormons in differentiated concentration (cytokines –
2iP 2-8 mg/l and auxins – IAA 0,2-4 mg/l, TDZ 0,1-0,2 mg/l) and its
combination.
WSTĘP
Rodzaj Rhododendron oznacza zarówno Różaneczniki - zimozielone, oraz
Azalie – zrzucające liście. W rodzaju Rhododendron oznaczono
850 gatunków krzewów i krzewinek występujących od strefy arktycznej do
gór tropików. Naturalnie większość gatunków występuje w Azji w górach
Chin i Himalajach w formie górskich zarośli. Jest to rodzaj o niezwykle
dużym zróżnicowaniu dekoracyjnych form kwiatów, niestety najczęściej nie
mrozoodporny w warunkach Polski; wyjątek - Rhododendron luteum Azalia
pontyjska, wcześniej traktowana jako flora rodzima Polski, teraz gatunek
uznany za zawleczony przez Tatarów. Charakterystycznym warunkiem
zdrowego wzrostu większości różaneczników jest zapewnienie im podłoża
o kwaśnym odczynie – pH 4-5. Jest to cecha typowa dla rodziny
124
Ericaceae.Hodowla różanecznika rozwija się głównie w kierunku tworzenia
odmian dpornych na niekorzystne czynniki środowiskowe abiotyczne mróz, zasolenie, suszę oraz biotyczne – patogeny (fitoftoroza, mączniak
prawdziwy, szara pleśń; mączlik różanecznikowy, kibitnik azaliaczek,
mszyca azaliowa i inne) oraz o coraz to bardziej wysublimowanych
walorach dekoracyjnych. Sposoby rozmnażania Rhododendronów można
podzielić na proste (nielaboratoryjne) oraz laboratoryjne. Proste to odkłady
(proste – pędy przyginane do ziemi; powietrzne – nacięcie pędu, w którym
umieszcza się ukorzeniacz oraz torf, zawinięte folią do czasu wydania
korzeni przybyszowych), a także sadzonki półzdrewniałe – pobrane z
pędów wierzchołkowych i ukorzeniane w ukorzeniaczu. Do laboratoryjnych
sposobów rozmnażania zaliczamy kultury in vitro (mikropropagacja)
Powodem doskonalenia i wykorzystania na szeroką skalę metod
mikropropagacji
do
masowego
mnożenia
różaneczników
są
w szczególności walory dekoracyjne i stały popyt na te rośliny. Jako
eksplantaty pierwotne do inicjacji kultur wykorzystuje się fragmenty
merystemów i pąki kwiatowe. Celem przeprowadzonych badań była ocena
wpływu regulatorów wzrostu na mikropropagację mieszańca różanecznika
otrzymanego w Arboretum Leśnym w Ślizowie, charakteryzującego się
stosunkowo ciemnym zabarwieniem kwiatów, rzadko spotykanym wśród
różaneczników.
MATERIAŁ I METODY
Materiał do założenia doświadczenia stanowiły eksplantaty wtórne
w postaci pięciolistnych pędów umieszczanych na pożywce Alo (kontrola)
oraz wzbogaconej następującymi regulatorami wzrostu (mg/l):
1.
2.
3.
4.
5.
Al0
Al0+2.0 2,2iP+0,2IAA
Al0+2.0 2,2iP
Al0+2.0 2,2iP+0,2IAA+0,5TDZ
Al0+8.0 2,2iP+2,0IAA+0,5TDZ
Jako pożywkę podstawową zastosowano pożywkę Andersona (1984), z
modyfikacjami (AL) zaproponowanymi przez Bojarczuk (1995). W drugiej
fazie doświadczenia materiał przełożono na pożywkę MS. Doświadczenie
założono w pięciu powtórzeniach (powtórzeniem były szklane naczynia ze
sterylnymi warunkami, w którym było 5 eksplantatów). Pomiary wykonano
po 1,5 miesiącu, a następnie, kolejny raz, po przełożeniu na pożywkę MS
bez regulatorów wzrostu. Obserwowano wielkość eksplantatów, liczbę
korzeni i liści, obecność pędów bocznych, pędów przybyszowych, tkanki
kalusowej.
125
WYNIKI
Metoda kultur in vitro składa się z kilku następujących po sobie etapów, do
których należą: pozyskanie sterylnego materiału roślinnego; przeniesienie
materiału na pożywkę w celu inicjacji kultury; pobudzanie do wzrostu
eksplantatów pierwotnych za pomocą fitohormonów; wielokrotne
pasażowanie roślin do momentu uzyskaniu odpowiedniej ilości
mikrosadzonek o wysokiej jakości, wysadzenie do warunków in vivo. W ten
sposób uzyskuje się gotowy materiał handlowy. Na bazie wykonanego
doświadczenia można wywnioskować, że wykorzystanie techniki opartej na
mikropropagacji pozwoli na uzyskanie sadzonek tego mieszańca na skalę
masową zachowując jego walory. Matecznik do pozyskania eksplantatów
pierwotnych stanowił tylko pojedynczy krzew. W tym przypadku ogranicza
to zastosowanie tradycyjnych metod wegetatywnego mnożenia poprzez
szczepienie czy sadzonkowanie w szkółce. Stwierdzono następczy wpływ
zastosowanych regulatorów wzrostu, co było widoczne w postaci
rozwijających się pędów przybyszowych z morfogennej tkanki kalusowej.
Najprzydatniejszą pożywką do namnażania (w celu uzyskania licznych
pędów przybyszowych) okazały się pożywki: Al0 +2.0 2,2iP, Al0 +2.0
2,2iP+0,2IAA+0,5TDZ oraz Al0 +8.0 2,2iP+2,0IAA+0,5TDZ na których
odnotowano od 70 -97 % eksplantatów z morfogenną tkanką kalusową,
regenerującą w nowe pędy.
LITERATURA
1. Almeida R., Gonçalves S., Romano A. 2005. In vitro micropropagation
of endangered Rhododendron ponticum L. subsp. baeticum (Boissier &
Reuter) Handel-Mazzetti.
2. Bojarczuk K. 1994 a. In vitro rapid propagation of Rhododendron
cultivars from callus and bud cultures.
3. Bojarczuk K. 1996. Regeneracja wybranych odmian różaneczników z
pąków bocznych i przybyszowych w kulturach in vitro.
4. Vejsadová H. 2008. Growth regulator effect on in vitro regeneration of
Rhododendron cultivars.
126
Inż. OsypiukRoman, dr inż. Gendek Arkadiusz
Ocena prawidłowej obsługi piły łańcuchowej na podstawie
parametrów ogniw
WSTĘP
Pilarki spalinowe używane do pozyskiwania drewna wyposażone są w piły
łańcuchowe z zębami tnącymi typu żłobikowego. Ze względu na to, że piła
łańcuchowa należy do wieloostrzowych narzędzi skrawających,
podstawową zasadą pracy jest zachowanie takich samych kształtów,
wymiarów liniowych i kątowych wszystkich takich samych elementów
w całym okresie eksploatacji. Szczególnie istotne jest to w przypadku
ogniw tnących. Zachowanie określonych wymiarów poszczególnych ogniw
podczas eksploatacji wpływa pozytywnie na trwałość całego zespołu
tnącego, komfort pracy, wydajność skrawania oraz bezpieczeństwo
operatora podczas pozyskiwania drewna.
Diagnostyka stanu piły łańcuchowej przez operatora polega przede
wszystkim na ocenie wizualnej jej stanu technicznego oraz na
przeprowadzeniu pomiaru zniżenia ogranicznika posuwu i długości półki
zęba tnącego. Operatorzy zazwyczaj nie sprawdzają konta nachylenia
ogniwa tnącego.
W czasie eksploatacji ostrzenie pił i zniżanie ogranicznika posuwu odbywa
się ręcznie. Bardzo często użytkownicy pilarek nie używają dodatkowych
akcesoriów (np. prowadników rolkowych) dla zachowania odpowiednich
parametrów. Wielokrotne ostrzenie „z ręki” powoduje to, że
w poszczególnych ogniwach otrzymuje się różną długość półki, różne kąty
oraz różną wysokość ogranicznika. Problemy pojawiają się również
w przypadku ostrzenia ogniw prawych i lewych. Ze względu na to, że
większość społeczeństwa jest praworęczna, łatwiej i dokładniej można
naostrzyć ogniwa lewe. Różnice w wysokości i kątach zębów prawych
i lewych mogą w konsekwencji wpływać na wydajność pracy
i bezpieczeństwo pracy przy ścince drzew. Na rysunku 1 przedstawiony
został schemat drzewa z pochyloną płaszczyzną rzazu ścinającego.
Różnica wysokości ogniw prawych i lewych spowodowała „ściąganie” rzazu
w kierunku zębów wyższych. Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku
niejednakowej wysokości ogranicznika między stronami.
127
Rysunek 1. Pochylona płaszczyzna rzazu ścinającego.
Wysokość ogranicznika grubości wióra wpływa również na wydajność
skrawania drewna. Na podstawie literatury można stwierdzić, że zniżając
ogranicznik rośnie wydajność skrawania, ale po przekroczeniu pewnej
granicy wydajność ta spada.
CEL I METODYKA
Celem badań było ustalenie, czy operatorzy pilarek w ramach codziennej
obsługi prawidłowo ostrzą i regulują swoje piły łańcuchowe tzn. czy przy
wykorzystaniu dostępnych narzędzi serwisowych potrafią zachować
zgodne z instrukcją parametry ogniw tnących oraz jaki ma to wpływ na
wydajność i ewentualne bezpieczeństwo pracy.
Do pomiarów zostały użyte losowo wybrane piły łańcuchowe z dwóch
Zakładów Usług Leśnych pracujących na terenie Nadleśnictwa Chojnów
oraz z Zakładu Mechanizacji Leśnictwa Wydziału Inżynierii Produkcji. Z
ZUL nr 1 otrzymano do badań 8 pił, z ZUL nr 2 15 pił, z ZML otrzymano 5
pił. Wszystkie piły zostały oznaczone kolejnymi numerami odpowiednio: dla
ZUL nr 1 numeracja 1÷8, dla ZUL nr 2 numeracja 9÷23, dla ZML numeracja
24÷28.
Piły pobrane z ZUL charakteryzowały się znacznym stopniem zużycia tzn.
były w końcowej fazie eksploatacji, jednak pilarze na co dzień wykonywali
nimi pozyskiwanie drewna. Kilka pił miało uszkodzone pojedyncze ogniwa.
Piły z Zakładu Mechanizacji Leśnictwa charakteryzowały się średnim
stopniem zużycia, tzn. nadającym się do dalszej eksploatacji. Piły te zostały
pobrane do badań po zakończeniu kursu pilarza, w ramach którego
uczestnicy uczyli się m.in. prawidłowego ostrzenia.
128
W celu dokonania pomiarów zostały zrobione zdjęcia wszystkich ogniw
tnących. Ogniwa były fotografowane prostopadle z góry i z boku. Na
zdjęciach rejestrowany był również wzorzec długości. Zdjęcia trafiały do
programu MultiScan, gdzie po wyskalowaniu obrazu wykonywane były
pomiary: zniżenia ogranicznika posuwu względem krawędzi tnącej oraz
kąta nachylenia ostrza poziomego.
Każdy pomiar wykonano trzy krotnie, następnie obliczano wartość średnią,
która była wykorzystywana do dalszych analiz. Program MultiScan
umożliwia uzyskiwanie dużych dokładności, jednak w ze względu na błąd
człowieka przyjęto niższą dokładność - 0,05mm.
Otrzymane wyniki zapisano w programie Excel oraz Statistica.
Opracowanie wyników pozwoliło na określenie średniej wartości
poszczególnych parametrów dla badanych pił, odchylenia standardowego
oraz błędu. Wyniki przedstawiono w formie wykresów.
Wszystkie piły zostały ponumerowane i przypisane do odpowiedniego
zakładu, z którego pochodziły.
OMÓWIENIE WYNIKÓW
Zgodnie z danymi katalogowymi zniżenie ogranicznika posuwu powinno
wynosić 0,5-0,7mm. Na rysunku 1 przedstawione zostało zniżenie
ogranicznika dla ogniw prawych i lewych w poszczególnych piłach.
3,5
3,0
Wysokość [mm]
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Numer Piły
wys. ogranicznika P
wys. ogranicznika L
Ry
sunek 2. Zniżenie ogranicznika posuwu dla ogniw prawych (P)
i lewych (L)
129
Zakres średnich wartości zniżenia ograniczników w pierwszym zakładzie
wynosił 1,46-2,84 mm – wyjątek piła nr 4 gdzie zniżenie wynosi 0,23 mm.
Piły z pierwszego ZUL miały ogniwa, których wartość ta znacznie
przekraczała maksymalną zalecaną wartość katalogową. Można
przypuszczać, że pracownicy tego zakładu chcieli poprzez zniżenie
ograniczników poprawić wydajność skrawania (przez zwiększenie grubości
wióra), albo nie znali zasad prawidłowego ostrzenia ogniw tnących. Wadą
takiego zabiegu jest to, że piła jest poddawana znacznie większym
obciążeniom, co doprowadza do szybszego jej zużycia, a jednocześnie
może to wpłynąć na zmniejszenie bezpieczeństwa pracy, ponieważ piła na
skutek zwiększonego obciążenia może się zerwać. W zakładzie nr 1 daje
się zauważyć również znaczną różnicę w wartości zniżenia ogranicznika
między ogniwami prawymi i lewymi. W pięciu przypadkach ogniwa lewe
mają większe zniżenie w stosunku do ogniw prawych.. Różnice wysokości
zniżenia ograniczników pomiędzy prawni a lewymi ogniwami wskazuje na
to, że pilarz zniżając ograniczniki wykonywał różną liczbę pociągnięć pilnika
dla prawego i lewego ogniwa lub wykonywane pociągnięcia były nie pełne.
W skrajnym przypadku dla piły nr 2 różnica ta dochodzi do 0,8 mm.
W drugim zakładzie oraz ZML wartości zniżenia ograniczników
w większości przypadków były zgodne z wartościami katalogowymi lub
nieznacznie odbiegały w górę lub w dół. Świadczy to o tym, że pracownicy
starali się zachować prawidłowe parametry ogniw tnących. Tak
eksploatowane piły powinny zapewnić odpowiedni poziom wydajności
i bezpieczeństwa pracy. Tak jak w przypadku zakładu pierwszego również
tutaj dało się zauważyć różnice pomiędzy stroną prawą i lewą.
Przeprowadzona analiza statystyczna dla wszystkich pił wykazała, że
w 68% różnice pomiędzy ogniwami prawymi a lewymi są istotne.
Na rysunku 3 przedstawione zostały wartości kąta nachylenia ostrza
poziomego ogniwa tnącego w poszczególnych piłach. Zgodnie z instrukcją
obsługi kąt ten w zależności od zastosowanej piły marki Oregon, dla
standardowych pił zwiera się najczęściej w przedziale 25-30 w stosunku
do prostopadłej płaszczyzny prowadnicy – w przypadku niniejszych badań,
ze względu na możliwości pomiarowe podawana jest wartość kąta jako
uzupełnienie do 90. Tak więc mierzony kąt nachylenia ostrza poziomego
powinien zawierać się w granicach 60-65.
130
80
75
70
Kąt [ o]
65
60
55
50
45
40
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Numer Piły
Kat zaostrzenia P
Kat zaostrzenia L
Ry
sunek 3. Kąt nachylenia ostrza poziomego ogniw tnących prawych (P)
i lewych (L).
Spośród badanych pił tylko 7 spełniło ten warunek dla ogniw prawych
i lewych oraz 3 dla ogniw lewych i 1 dla ogniw prawych. Pozostałe piły
miały w większości kąt mniejszy niż 60, co mogło wpływać na zwiększenie
wydajności skrawania.
W przypadku pił z zakładu nr 2, w 10 na 15 przypadków ogniwa lewe mają
większy kąt zaostrzenia niż ogniwa prawe. Może świadczyć o tym, iż
operator dokonujący ostrzenia pił nie używał dodatkowych przyrządów
pozwalających na zachowanie kąta. Takiej zależności nie można stwierdzić
dla zakładu nr 1 oraz dla ZML. Może to wynikać ze zbyt małej próby.
Analizując wszystkie przypadki, w 5 piłach różnice między katem
nachylenia ostrza poziomego lewych i prawych ogniw były znaczne –
wynosiły ok. 10, a w przypadku piły nr 15 różnica wynosiła 16.
Przeprowadzona analiza statystyczna wykazała, że w 65% przypadków
różnica pomiędzy kontem nachylenia ostrza poziomego ogniw prawych
i lewych jest istotna.
PODSUMOWANIE
Podsumowując należy przyznać, że pilarze zajmujący się obsługą pił nie są
w stanie zachować jednakowych parametrów ogniw prawych i lewych
wykorzystując tylko ostrzenie ręczne.
131
W wielu przypadkach pilarze zapewne celowo obniżają ogranicznik posuwu
dla uzyskania większej wydajności skrawania drewna. Zgodnie z
prowadzonymi wcześniej badaniami nie zawsze przynosi to zamierzone
efekty, a jednocześnie negatywnie wpływa na komfort i bezpieczeństwo
pracy.
W przypadku kąta nachylenia ostrza poziomego występują różnice między
stroną prawą i lewą. Z reguły powstają one w wyniku ostrzenia bez
wykorzystywania prowadników ułatwiających utrzymanie kąta.
Zgodnie z zaleceniami instrukcji obsługi pił łańcuchowych należy używać
szlifierki w celu wyrównania wszystkich ogniw.
Aby stwierdzić czy występują zależności w niedokładnościach ostrzenia
między pilarzami i Zakładami Usług Leśnych należy przeprowadzić dalsze
badania zwiększająca próbę poddawaną analizie.
LITERATURA
1. Bieńkowski J. „Wpływ stępienia ostrzy tnących na opory i wydajność
skrawania piłą łańcuchową” PTRiL nr 12, 1993
2. Botwin J., Botwin M. „Maszynoznawstwo leśne” PWRiL Warszawa
1979
3. Ciesielczuk P. „Wpływ podziałki zębów na tnących piły łańcuchowej na
wskaźniki piłowania drewna” Praca doktorska, SGGW Warszawa 1973
4. Gendek A. „Wpływ parametrów sprzęgła na wydajność skrawania
drewna pilarką spalinową”. Praca doktorska, SGGW Warszawa 2005.
5. Górski J. „Oddziaływanie ogranicznika posuwu ogniwa tnącego na
drewno w czasie skrawania” Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej nr 1
Warszawa 1996b.
6. Łukomski Ł. Praca doktorska „Badanie mechaniki piłowania drewna
piłami żłobikowymi” SGGW Warszawa 1977.
7. Maciak A. „Effect of wear of saw chain cutters on the rate of wood
cutting.” Annals of Warsaw Agrikultural Uniwersity No 36
8. Maciak A. „Badanie oporów i wydajności skrawania drewna bukowego
łańcuchową piłą żłobikową” PTRiL nr 5, Warszawa 1994
9. Maciak A. „Wpływ geometrii ostrza żłobikowego na jego obciążenie
podczas skrawania drewna sosnowego” PTRiL nr 5, Warszawa 1998
10. Maciak A. „Wpływ kąta pochylenia poziomej krawędzi tnącej ogniwa
piły łańcuchowej na uzyskiwane efekty piłowania” III Konferencja
Naukowa „Organizacja i inżynieria produkcji w rolnictwie i leśnictwie”,
Warszawa 2003
11. Więsik J. „Pilarki przenośne budowa i eksploatacja” Warszawa 2005
132
12. Więsik J. „Model symulacyjny procesu skrawania drewna piłą
łańcuchową” PTRiL nr10. 1994
133
Petrenko Andrey, Martynjuk Liliya
National University of life and environmental sciences of Ukraine
Department of electrical supply by prof. V. Sinkova(Ukraine)
Experimental research of three-phase permanent magnet
linear generator
ABSTRACT
The results of the development of construction three-phase permanent
magnet linear generator and of its experimental research using a special
stand, which allowed to analyze the energy parameters of the generator.
INTRODUCTION
At present one of the important subjects of research leading scientific
institutions in the world is linear electric machines, as is the possibility of
their wide using in various settings of traditional and new systems. Major
new technical solutions that describe promising settings for the
implementation of linear generators, such as diesel generator sets [1],
electrical power conversion system vibration waves into electricity [2],
combined electric water suplying wind installations [3] and others. Effective
use of such electric power generators complex linear reciprocating motion
can be provided them rational geometric dimensions that allow for sufficient
energy performance at minimal volume. Especially important for the
development of new processing plants, based on the conditions of
economic feasibility and environmental safety is the use of alternative
energy sources rather than internal combustion engines. Thus, the
development and research of linear generator as a device for generating
electric power plants that use renewable energy sources is important.
GOAL
The purpose of this paper is the rise of energy performance of three-phase
permanent magnet linear generator design data by developing and
conducting the experiments.
ARCHITECTURE OF THREE-PHASE
PERMANENT MAGNET LINEAR GENERATOR
In the baseline version of three-phase permanent magnet linear generator
selected generator [4] is designed to convert mechanical energy of
reciprocating motion combined electric water suplying wind installations into
electrical energy. Designs three-phasepermanent magnet linear generator
134
is in Fig.1a. In the complement of linear electric generator enter not
ferromagnetic core 1, ferromagnetic elements 2, permanent magnets from
the alloy of NdFeB 3, stator with electric coil 4,
material is not
ferromagnetic 5. Electric coil (phase A, B, C) form the stator three-phase
system, each placed in a closed magnetic cores 4, is divided ferromagnetic
material 5 at a certain distance, and the axial length of the ferromagnetic
elements of the arm is equal to the width of the stator pole shoes, and the
distance between the poles each phase of the stator - the width of the
permanent magnet, each generator phase shifted with respect to another at
a distance of 3 +
1
1
length of ferromagnetic elements and 3 + length
3
2
magnets. The disadvantage of this generator is increased consumption of
materials. Is caused by the fact that the magnetic elements have equal
thickness throughout its length. The aforesaid leads to undue stress in the
understatement of the magnetic elements of magnetic, remote from the
active surface. In addition, the magnetic stator windings coverage on all
their external surfaces leads to maximum dissipation of magnetic flux. This
negatively affects on the electric power rates.
a
b
c
Fig. 1. Sketch design of three-phase permanent magnet linear generator:
a - linear generator (basic version), b - linear generator (developed);
c - linear generator stator (developed).
OPTIMIZATION OF STATOR LINEAR GENERATOR
To increase electric power rates is possible by improving the design of the
stator magnetic core and reduction of material inputs.
Sketch of the proposed construction of a linear generator in Fig.1b.
Compared with the basic version of Fig.1a, stator magnet linear generator
differs presence of such features: magnetic wire designed as a star, a star
has a multibeam type, star-rays come from active surface coil; rays directed
from the active surface of the radius, the total area of cross-sectional area
are not less than beams magnetic core diameter of boring; ratio of total
135
basal area of beams and square magnetic core diameter of boring at the
same distance from an arbitrary start the rays.
Description of proposed design features explained in Fig. 1b. Stator of
magnet linear generator consists of a set of modules 6, successively
established along the longitudinal axis and distant from each other
nonmagnetic elements 7. Stator has an internal active surface 8. Module 6
has a winding 9, covered by magnetic wire 10. For ease of installation
winding 9 magnetic wire 10 of module 6 along the longitudinal axis stator
connectors should comply with two parts 11 and 12. From the technological
point of view of 11 and 12 module 6 should be equal. Magnetic wire 10 is
designed as a multibeam stars 13, 14 rays which leave the active surface 8
to the radius to it. Thus the total area of cross beams on A - A on an
arbitrary distance l from the beginning not less active in the area of
magnetic core diameter Da boring,
n × S ≥ Sа,
where n - number of rays; S - section area of the beam, mm; Sa - active
magnetic area on the boring diameter, mm.
Thus, due to implementation magnetic core in a multibeam star magnetic
materials consumption is significantly reduced, as not all of its volume filled
with ferromagnetic material, the presence of such zones significantly
reduces the dissipation of magnetic flux, which increases energy
performance of a linear electric generator stator.
According to the sketch of Fig. 1b, magnetic cores manufactured in Fig. 2
and the electric coil Fig. 3, which have become integral parts of the
developed laboratory model of cylindrical three-phase permanent magnet
linear generator Fig. 4 and 5.
a
b
c
Fig. 2. Core of magnetic wire: a, b - are the modules core of magnetic wire;
c - is magnetic wire in the collected kind for one phase.
136
a
b
Fig. 3. Electric coils: a - is an electric coil; b - an electric coil is set in the
module of magnetic wire.
Fig. 4. Laboratory standard threephase
permanent
magnet
lineargenerator.
Fig. 5. Mobile magnetic system
(inductor).
ARCHITECTURE OF SPECIALIZED STAND
In connection with absence of mass production of stands for realization of
researches of linear generators, the mobile element of which executes the
recurrently-forward moving, for a construction the sketch of specialized
stand [5]. On this stand it is possible to test linear electric machines, both in
the motive and in generator modes the mobile element of which executes
the recurrently-forward moving. Especially it touches experimental
researches of linear electric machines with the small size of motion and
variable frequency of recurrently-forward motion. Thus during the small
segment of motion and time it is necessary to execute the acceleration of
137
mobile element, motion with permanent speed, braking, revers with the
reiteration of the above-mentioned operations west-to-east.
The sketch of construction of specialized stand for experimental researches
of linear generator at placing of mobile element in a midposition is
represented on Fig. 6.
a
b
Fig. 6. Sketch of construction of specializedstand for experimental
researches of linear generator: a - is a frontal kind; b - is a type of A.
A stand for experimental researches has a power frame 1, on which
a proof-of-concept electro-magnetic linear generator is set 2 and circulating
electric machine of direct-current 3. A stand is set on a laboratory table 4
laboratories of experimental researches. On the shaft of the rotor rotary
electric DC machine 3 mounted disk 6 (Fig.7а). Disk 6 related to the mobile
element 7 linear electric machine 2 by means of lever 8 (Fig. 7b). Lever 8
on one end has a connecting element 9, and on the second - hob 10. Ability
to rotate of connecting element 9 provided due to bearing 11, hardly
mounted on its surface and set in the holder of a 12 lever 8. Connecting
element 9 of a lever 8 constrained by means of screw-thread connection
with a disk 6. Hob 10 of a lever 8 connected with a roller mechanism 13,
set on a mobile element 7 linear electric machine 2. Copulas of mobile
138
element 7 roller mechanism 13 of a hob 10 provided due to an axis 14.
Roller mechanism 13 has the opportunity to move in sending 15. Planes of
rolling 16 sending 15 placed in parallel to longitudinal wasp 17 linear
electric machine 2, that is why and roller mechanism 13 moves during
a longitudinal axis 17.
a
b
Fig. 7. Disk (а) and lever (b) of crank-type-piston-rod mechanism.
Disk 6 has a row of opening 18 for connection with the connecting element
9 of a lever 8. Opening 18 placed on different distance from the center of
disk 6. On Fig.7а distances from a center are represented as R1, R2, R3.
Thus distance from the center of disk to the center of opening equal to the
half of necessary at researches motion of mobile element 7.
Thus, due to implementation of stand in the offered kind possible test of
linear electric generators of recurrently-forward motion, here the size of
motion of mobile element is set by distance from the center of disk to the
center of opening on a disk, and frequency of moving is regulated by speed
of rotation of rotor of electric machine of direct-current.
On Fig. 8 shows a general view of the special stand built for experimental
research under the thumbnail Fig. 6, comprising: a DC motor, control
system 2, crank-crank mechanism 3, frame 4 for installation of electric drive
and investigated linear generator gauges 5 and the electrical load 6. Threephase resistive load is three rheostats type RSP-2U3 (TU 16.527.197-79)
to draw up to 1 A range of changes in load resistance 0 ... 170 Ohm .
139
1
2
3
6
4
5
Fig. 8. A general view of stand for experimental researches
three-phase electro-magnetic linear generator with the connected loading
and measuring devices.
RESULTS
Defined dimensions and the electric parameters of three-phase permanent
magnet linear generator are given in a tabular kind.
Table 1Weight of basic sites and elements of linear generator
№
п/п
Name of elements
Weight,
kg
Quantity
Total
weight,
kg
1
2
Mobile magnetic system
Core to magnetic wire
4,16
2,71
1
6
4,16
16,26
3
Coil (a puttee wire Ø is a 0,9 mm of brand
of ПЭТ-155, by an area to the cut of
2
0,635 mm , number of winding - 1300)
2,555
3
7,665
4
5
Corps
Other elements
16,73
1
16,73
1,185
46,00
Gross weight of generator
Measuring of resistance of coil linear generator is conducted to the direct
current with the use of method of voltmeter and ammeter. Such
requirements were thus observed: a voltmeter joined the outputs of puttee
directly; an amount of disconnecting contacts in a chart was minimum; the
source of direct-current was a storage battery of 5NK125; the shows of
devices were removed simultaneously; measuring of pure resistance was
conducted at an ambient temperature - 28 0С, at duration of measuring of
not more than 1 minute , at what the temperature of coil differed from an
ambient temperature no more than on 3 0С. The results of measuring are
added to the table 2.
140
Table 2Pure resistance of coils linear generator
Phase A: С1-С4
Shows of devices
U, B
I, A
6,8
0,583
Phase B: С2-С5
6,8
0,58
11,71
Phase С: С3-С6
6,8
0,579
11,73
Measuring chain
Certain
resistance, Ohm
11,66
Measuring of inductance of electric coils with magnetic wire from
ferromagnetic material is conducted for terms, analogical to the operating
condition, as inductance of such coils depends both on the size of current
and from frequency. For realization of measuring the method of measuring
of inductance is used by means of ammeter, voltmeter and wattmeter at
a feed from tension of industrial frequency. The results of measuring are
added to the table 3.
Table 3Inductance of electric coil linear generator
Own inductance ofcoil without ferromagnetic core
Shows of devices
Pure
Inductive
Inductance
resistance
resistance
L0, H
P, W
U, B
I, A
Rk, Ohm
Хk, Ohm
15,6
57,0
1,15
11,8
48,13
0,153
Inductance of coil from core magnetic wire
Shows of devices
Pure
Inductive
Inductance
resistance
resistance
LМ, H
P, W
U, B
I, A
Rk, Ohm
Хk, Ohm
1,142
57,0
0,306
12,2
185,87
0,592
Inductance ofcoil is with magnetic wire and coinciding
of poles of the mobile magnetic system with extremities to magnetic wire
Shows of devices
Pure
Inductive
Inductance
resistance
resistance
Ld, H
P, W
U, B
I, A
Rk, Ohm
Хk, Ohm
0,509
57,0
0,205
12,11
277,8
0,885
Inductance of coils with magnetic wire at being of intervals between
the poles of the mobile magnetic system symmetric between extremities to
magnetic wire
Pure
Inductive
Shows of devices
Inductance
resistance
resistance
Lq, H
P, W
U, B
I, A
Rk, Ohm
Хk, Ohm
0,78
57,0
0,255
12,0
223,02
0,71
As a result of the conducted experiment for mechanical frequency of
vibrations of the mobile magnetic system (inductor) of fr = 5 Hz with
amplitude even to the half of pole step of linear generator and by resistance
of loading in every phase of Rн = 35 Ohm, an oscillograph is remove the
form of curves of phase tension and current (Fig. 9). For phase tension on-
141
loading UАN = 20 B and UВN = UСN = 40 B, accordingly the size of current
arrives at 0,5 A and 1 A .
Form of tension in the puttee of phase A close to the sinewave. A
characteristic feature for this case is that electric frequency of tension of
phase A equal to the doubled mechanical frequency f e  2 f r  10 Hz. It is
caused by that in times of one period of mechanical vibrations of inductor
Tr  1 / f r , size of magnetic thread, coupled with the puttee of stator,
consistently passes for this time twice repeats the same values, that results
in doubling of electric frequency of tension (in relation to mechanical
frequency of vibrations of inductor).
Tension in windings of phases B and С is characterized by electric
frequency, equal to mechanical frequency of vibrations of inductor, -
f e  f r  5 Hz and characterized by a change in space on a size
2
and
3
4
in relation to a phase A, accordingly. Equality of frequencies for this
3
case is conditioned by a that circumstance, that the period of change of
thread is equal to the period of mechanical vibrations of inductor Tr  1 / f r .
a
b
Fig. 9. Form of phase tension (а) and current (b) a three-phasepermanent
magnet linear generator.
142
Also it costs to notice, that in the case of three-phase implementation of
permanent magnet linear generator, except for the difference of electric
frequencies, the presence of harmonic constituents takes place in every
phase.
CONCLUSIONS
1. The increase of power indexes of cylindrical three-phase permanent
magnet linear generator is possible due to implementation to magnetic
wire as a multibeam star which considerably diminishes to decrease in
the amount of material magnetic wire, so however all its volume is filled
by ferromagnetic material, and the presence of such areas diminishes
dispersion of magnetic thread considerably.
2. Experimental research of linear electric generator needs drive
mechanism able to give to the mobile element (to the inductor) of the
recurrently-forward moving with the small size of motion and variable
frequency of recurrently-forward motion. The use of specialized stand
allows during the small segment of motion and time to execute the
acceleration of mobile element, motion with permanent speed, braking,
revers with the reiteration of the above-mentioned operations west-toeast.
3. Implementation of electro-magnetic linear generator in the three-phase
system is characterized by the difference of electric frequencies and
presence of harmonic constituents in every phase, thus electric
frequency of tension of phase A equal to the doubled mechanical
f 2f
r , and tension in coils of phases B and С is
frequency e
characterized by electric frequency, that equal to mechanical frequency
of vibrations of inductor
fe  fr
.
4. It is recommended to use generate permanent magnet linear
generators electric energy for the feed of electro-consumers not
whimsical to quality of electric energy, or charging of storage batteries,
with next transformation to the pressure inverter with necessary
parameters for the feed of electro-consumers.
REFERENCES
1. The linear petrol generator (diesel engine-generator) [Elektronny
resource] / J.G. Skoromets // Advertizing-information magazine
«Electrotechnical market». – 2008. – № 5(23). – 15 pages – Access
143
mode
to
magazine:
http://market.elec.ru/nomer/22/linejnyjbenzogenerator-dizel-generator/
2. M. Leijon, O. Danielsson, M. Eriksson, K. Thorburn, H. Bernhoff, J.
Isberg, J. Sundberg, I. Ivanova, E. Sjőstedt, O. Ågren, K.E. Karlsson,
A. Wolfbrandt. An electrical approach to wave energy conversion.
Elsevier Ltd. Renewable Energy 31 (2006) 1309–1319.
3. The analysis of balance of power of thewind power system with
combined electricity supply and water pumping[Elektronny resource] /
V.V. Kozyrsky, V.V. Vasilenko, A.V. Petrenko. // Scientific reports of
NUBiP Ukraine. – 2009. – № 1(13). – С.15 – Access mode to
magazine: http://nd.nauu.edu.ua/
4. Patent UA № 41883, IPC (2009) H02K 35/00. Permanent magnet
linear generator / V.V. Grebenikov, A.V. Petrenko. Published
10.06.2009. The bulletin № 11.
5. PatentUA № 50161, IPC (2009) G01R 31/34, Н02К 41/025. The stand
for research of the linear electric machine / V.A. Barabash, M.V.
Bogaenko, V.V. Kaplun, V.V. Kozyrsky, A.V. Petrenko, V.S. Popkov;
NUBiP Ukraine. Published 25.05.2010. The bulletin № 10.
144
Reshetiuk Taras, Shields Sky, Dr. Vorobjova L.
Kiev National Economic University named by V.Het’man (Ukraine),
LaRouche movement (USA), Kiev National Economic University named
by V. Het’man(Ukraine)
Physical economy of Lyndon H. LaRouche and S.
Podolyns’ky ideas about energy budget of the territory
SUMMARY
So the problem of creating energy budget of each territory is exists. And S.
Podolyns’ky proposed a method in which we can easily create energy
budget and use this energy without any harm for nature. Problem of using
or not using alternative sources of energy should be solved by humanity in
the way of rightly using alternative sources of energy. Thus, we should
create energy budget of territory and widely use it.
INTRODUCTION
Today, from our point of view, due to some problems of energy, such as
environmental, it is important analyze so-called energy budget of territory.
Because we do not have well-established scholars over Ukraine's energy
strategy, including appropriate plant operation, development of alternative
energy sources, including prospects to develop agriculture. Study of
Scientific Heritage S. Podolyns’ky allows him to consider approaches to
improve the concept of our country in particular energy budget of its
territory.
MATERIALS AND METHODS
At a time when the linear model of aggressive economic growth seen in the
coordinates of "human - society", "human - environment" we received
a number of natural disasters, shortage of natural resources and the
devaluation of "financial unit" as a market regulator.
145
Scientific achievements S. Podolyns’ky carried out on the edge of natural
and social sciences. He was the first who combinated the physical
processes with economical, methodologically demonstrated need of the
synthesis of natural and cost parameters store solar energy in the process
of economic activity. So today we must apply Sustainabledevelopment
a macroeconomic approach, which would be
focused on adequate outcomes of natural systems [1], which consider the
components of the system: "human" - "society" - "ecology" in reciprocal
communication. Only in such coordinates can find an optimal solution, and
for the further development of humanity - to ensure sustainable
development (Fig. 1).
Fig. 1 – Model of sustainable development
Difficulty links between different components of this system does not permit
today to build such a conceptual model of it that would adequately describe
the interaction between its components and the environment. Such model
should meet the requirements of structural, dynamic and information
completeness. In such cases, carry out decomposition of the system,
understanding under this procedure - the selection and examination of all
major subsystems that affect the ultimate goal of the system. It is possible
on the basis of deductive approach.Using elements of deductive approach,
the energy budget of any territory can be presented in the scheme (Fig. 2).
146
Fig. 2 – Scheme of the “Energy budget of territory”
In terms of system analysis of this structure can be classified as:

open system where matter and energy are transformated;

system is not homogeneous, as its structure can be distinguished as
the set of subsystems

a system in which signs of the product (quantity, quality, etc.) make it
difficult to determine its value.
147
RESULTS AND DISCUSSIONS
A key element of the studied system is energy. On the one hand, it is one
of the basic properties of matter, the total measure of all forms of
movement, on the other - the ability to perform some work or the source of
the force, which will perform the work. Hence the "energy" in general we
understand the ability to develop force. At the same time converting and
makes energy conservation work, this leads to its accumulation at the
disposal of mankind. The role of energy conservation law in society and the
impact of people on the transformation of energy on Earth showed S.
Podolyns’ky [2]. He gave an analysis and classification of types and
sources of energy available to mankind at that time. This - solar energy
(radiation, photosynthesis, wind, falling water), energy of Earth's rotation
(inflows), accumulated on the Earth Solar energy (coal, oil). Movement and
transformation of matter and energy in the ecosystem is shown in Fig. 3.
148
Fig. 3 – Scheme of movement and transformation of matter and energy in
ecosystems
Sun continues to offer us a huge amount of non converted energy and its
stock is still very large. But it does not run that the distribution of energy on
the Earth's surface would be most beneficial to human life [2 p.211].
Possibility of the better distribution of the energy - to some extent – is in the
hands of the person.
Quantitative characteristic in this case is “energy capacity” - the property
system to perceive, process, absorb and transport the external energy, and
give it away outside the system. This property is closely linked to
productivity, as evidenced by the last unit of measure - the mass or amount
of energy that is concentrated in the mass. In a mass of different
substances are different amounts of concentrated energy. Types of energy
and their characteristics are presented in Table 1.
Table 1 Types of energy and their characteristics
Types of
energy
Characteristics
Internal energy
Energy system, which depends on the internal state of the
system (it includes all forms of energy system components)
Mechanical
energy
The energy of mechanical motion and interaction of bodies or
their parts (energy magnetic field - magnetic energy,
electromagnetic energy fields - electromagnetic energy, energy
of moving particles - the kinetic energy, energy particles fixed in
a gravitational field - potential energy, energy of the atomic
nucleus - nuclear energy)
Heating energy
Electric energy
Level or change the thermal state (heat) system (the body)
during the process
The energy of interaction and motion of electric charges
Investigating energy, S. Podolyns’ky proceeded from the fact that the
amount of energy is a universal value that is unchanged. But in some parts
of Earth it is distributed unevenly, causing widespread tendency to
counterbalance it and the gradual dissipation. Regarding energy, as global
figure S. Podolyns’ky showed person's ability to influence on its movement
and accumulation.
Natural system receive external energy from the sun, which emits gamma
spectra of complex rays in a wide range of wavelengths - from 0,1 to 3000
nm (Table 2).
149
Table 2 Characteristics of the energy Earth receives from the Sun
Spectrum Rays
Wavelength,
nm
Infrared (invisible)
800 – 1100
Infrared
Light (visible)
> 800
380 – 800
The fate
of energy,
%
The existence of purple and
green bacterias
49 – 84
16 – 45
Photosynthesis active part of
the visible radiation to green
plants
380 – 710
Ultraviolet
< 380
UV (long-wave)
290 – 380
Appointment power
4–5
Reach the surface of the
Earth
Absorbed by the ozone layer
of the atmosphere;
detrimental for everything
UV(shortwave)
Rays have a powerful
bactericidal effect, in small
doses are useful
250 – 300
Conservation and energy conversion based on the equation of energy
balance. Human play the role of the transformer, obtained from the Sun to
give energy work. Structures which was built on Earth, have a high price
because of work, because they spent lots of solar energy. Podolyns’ky
never minimalize role of socially useful work, he was more interested in the
accumulation of living matter on the planet - or, more simply organic matter,
begotten by the Sun, as a precondition for any work and most earthly
wealth - absolute capital.
Podolyns’ky showed that human labor is useful, mainly agriculture,
reducing the scattering of solar energy, increases its fate, which piled on
the Earth's surface in the form of "transformed" energy. Also S. Podolyns’ky
made definition for the concept "useful work" it is "all mechanical and
mental consumption of human and animal, which increasing budget of
transformed energy on the earth's surface" [2 p. 281].
It is distinguished two aspects of energy: physical and social [3 p. 247].
Physical - is to reduce all forms of energy dissipation through the rational
use of energy accumulated on the Earth.
Social - is to save energy (wealth) between generations. In relation to the
whole generation it has an integral character.
150
Exploring the system in general, S. Podolyns’ky in the "work of man and its
relation to energy distribution" [2, p. 281-282] summarizes the components
of energy budget areas:

The total amount of energy derived Earth's surface, gradually
decreasing, but also its accumulation at the disposal of mankind under
the influence of increased labor rights and pets;

Perfect machine is humanity with all its economy (fields, droves,
machines, etc.). Productivity increases human consumption of this
work on the transformation of higher energies into the higher
(production of machines, etc.);

Use of solar energy as an engine and direct preparation of nutrients
from inorganic materials is fundamental to the continuation of the most
advantageous energy storage on the Earth;

Actions that result in the phenomenon, the opposite of work, is theft
(scattering, embezzlement) power of humanity, in particular - the war,
an arbitrary limit of population, production of luxury goods and
unproductive consumption. Instead, improvement of human life
quantitatively increases the energy budget of each individual.
Several types of energy in one area can change one kind to another, it
should be viewed with exergety position [6], such as:

considering the field of environment and their impact on processes of
energy conversion;

preventing the
environment.
possibility
of
an
equilibrium
system
and
the
In this case, the maximum work that can be executed from a given quantity
of heat is determined by Carnot.
- ambient temperature, К;
- temperature of the source, К.
CONCLUSIONS
Thus, we can build energy model of our civilization in the form in which it
exists in a living reality. It should be remembered that "the main purpose of
humanity should be an absolute increase in energy budget. The only limit
"best possible accumulation of energy on Earth" is "only the absolute
amount of energy from the sun and organic materials that are on earth" [4
p. 178].
151
REFERENCES
1. GRYNIVL. 2009: Development of physical economy: new problems
and models. Scientific Annals of Kyiv NationalEconomic University:
Physicaleconomy:
researchmethodologyandglobalmissionofUkraine,
178-187.
2. PODOLYNS’KYS. 2000: Works are chosen, Кyiv – 328 p.
3. MAXYMYUKV. 2009: Dualism is in a physical economy. Scientific
Annals of
Kyiv NationalEconomic University: Physicaleconomy:
researchmethodologyandglobalmissionofUkraine, 244-253.
4. PODOLYNS’KYS. 1990: Works are chosen, Montreal – 208 p.
5. RUDENKOM. 2005: Energy of progress: Essays are from a physical
economy, Тernopil’ – 412 p.
6. DOLINSKI A., BRODYANSKI V. 1991: Exergyty calculations of the
technical systems: Certificate manual, Кyiv – 360 p.
152
Tarasovičová
Peter Michalik
Adriána,
Belán
Miroslav,
Kasina
Marek,
with a seat in Prešov, (Slovak Republic)
Verification of Chip Formation at Low Speed Cutting
INTRODUCTION
Milling is the basic machining process where the surface is created in
a progressive removal of material. It is operation with interrupted cut where
tool performs a rotational movement and workpiece performs a sliding
movement. Rotational movement of the cutting edge removes material of
varying thickness. At each turn teeth tool enter and leave from the
workpiece [6], each tooth removes a certain amount of material.
We know the climb and conventional milling where is a different direction of
movement of the cutting velocity vector [3], respectively there is a different
direction of feed of the workpiece in the direction of rotation of the milling
cutter in the cutting area. More attention in this paper will be devoted to
climb milling. The climb milling is when the direction of feed of the
workpiece in the cutting area is consistent with the direction of rotation of
the milling cutter (Fig. 1). Chip thickness is the greatest at the beginning of
machining and toward the end it drops to zero. Cutting edge enters the
workpiece suddenly and it starts working great thickness of chip. This leads
to shock loads of cutting edge but there is not sliding effect as in
conventional milling. There is also developed less heat, and the minimum is
also proneness to hardening of the workpiece material for cold. Great chip
thickness is showed positively and the chips sometimes weld on or stick to
the cutting edge during machining and it remains so until such work blade.
[2]
Fig. 1: Scheme of climb milling [1]
153
Climb milling is preferred in practise if it allows machine, clamping and
workpiece. [2] The main advantages are efficient cutting; longer tool life,
better quality finishing of surfaces particularly with stainless steel,
aluminium or titanium alloys. However, there is a risk of damaging the tool,
because there is shock load of cutting edge.
Chip formation in milling has special significance. Correct determination of
the value of chip thickness leads to the achievement of good performance
of machining and durability of cutting edge tool. [2] The monitoring of the
chips obtained in milling can provide important information. Chip in milling
has helical shape and length of chip is limited to a length of the arc cut in
the material. The final shape of the chip can be controlled by control of
cutting conditions for milling operations. For example, [6]:

Chip width depends on the depth of cut and the longest chip is
achieved at milling grooves.
 The length of chip depends on the cut width and tool diameter –
larger tool diameter means longer chip.
 Chip thickness is proportional to the feed per tooth, with a cut width.
 Chips obtained in the milling should be regular and they should have
the same color.
 If cooling is used in milling, there should not be observed thermal
effects on chip.
It is important that the chip does not remain in the cut area. If there are
chips irregular or needle-like or there are different colored chips, it means
that the cutting conditions are not appropriately chosen or cooling is not
efficient or there are vibrations or the tool cutting edge is worn. [6]
The mean chip thickness
While micro viewing at the milling encounter with “the minimum chip
thickness”, i.e. depth of cut and feed are very small (in terms of cutting
edge radius or smaller) and no chip is formed [5], so in macro viewing at
the milling encounter with “the mean chip thickness”. Maximum chip
thickness hmax should be examined together with the setting angle of the
main cutting edge in order to ensure satisfactory coverage tool and to avoid
overloading the cutting edge. Chip thickness in milling is a variable [4] and
provides very complicated. For this reason, in many views it is more
advantageous to work with medium chip thickness hm (Fig. 2) [2].
Fig. 2: Chip thickness in milling [2]
154
In plane milling with side and face milling cutter is the mean chip thickness
calculated using a relatively simple formula (1) [6]. According to the
machining method formula includes the values feed per tooth, cutting depth
and width of cut. The determining factor is also the diameter of milling
cutter; it affects the contact angle φ cutting edge milling cutter with
workpiece. Chip thickness also affects the setting angle of the main cutting
edge [2].
(1)
where
fz feed per tooth [mm]
ae radial depth of cut [mm]
D diameter of milling cutter [mm]
hm the mean chip thickness [mm]
Machinability according to shape of chip [3]
Current approaches for assessing of materials machinability are different
and have significant benefits. In a general sense machinability should be
understood as a qualitative condition of the material in the way of his
character falls to affect the cutting tool. According to machinability is
considered the appropriateness of material for the chosen mode production
in theprescribedapplication ofqualitativeandeconomic requirements. In
practical view, the distinction relative machinability is related to the base –
a reference material. In order to machinability knowledge of practical use,
the materials should be formally included in the classes and groups
according to proportional machinability to the reference material.
Machinability degree the material is the ratio of the cost of producing the
same part of the reference material on the same cutting conditions using
the same production equipments, the same tools and under the same
requirements for quality and precision of machined surfaces.
Material has better machinability what it is:



higher cutting speed in the tool life,
less loading the tool cutting forces,
achieved less value Rz or Ra and higher precision machined
surfaces,
 more crumbled chips (smaller volume coefficient of the chips w),
 lower temperature of the cutting.
These criterions are often in contradiction. Therefore, in the fixed conditions
is preferred that which is important in view of machining result. For
example, in roughing it is important kinetic and dynamic machinability, in
finishing it is micro geometric machinability.
155
Machinability of materials according to shape of chip is used in the
assessment of tough materials, where chip is important for the course of
technological process. The shape of chip can be evaluated for example
radius of curvature rt or volume coefficient of the chips w [2].
(2)
where
Ktt
machinability according to shape of chip
rte
radius of chip curvature reference material [mm]
rt1
radius of chip curvature examined material [mm]
we
volume of chips obtained during the machining of
reference material [mm3]
w1
volume of chips obtained during the machining of
examined material [mm3]
Concurrently used tool geometry and cutting conditions affect for both the
criterion.
CONDITIONS FOR OBSERVATION OF CHIP FORMATION
Milling was realized on a vertical milling machine Avia (FOP) with short slot
milling cutter. Monolith cutter was used to smooth cylindrical shank with
diameter 6 mm with two teeth made of HSS Co8 without coating (Fig. 3).
The cutting material is a high performance steel with good toughness and
excellent thermal resistance. Particularly suitable for machining high
strength materials, austenitic steels, steels for hot forming etc.
Fig. 3: Milling cutter
Helix angle λ was 25° and rake angle γ was 12°, the magnitude of the helix
angle from 25° to 35°is a basic choice for roughing and finishing of all
materials. The advantage is versatility with a good balance of cutting forces
and the disadvantage is that this is not always productive. [5]
At one milling cutter was applied coating AlTiN (monolayer) with thickness
1-3 μm with anthracite colouring. Thermal resistance of this coating is 800
°C, the friction coefficient against steel in dry conditions is 0,7 and the key
properties of this coating are its high hardness and excellent oxidation
resistance.
Chip formation was observed on three different materials. For carbon steel
EN C45 with a carbon content C = 0,42 to 0,50%, often used as reference
156
material. Other materials were manganese-chrome steel EN 16MnCr5 with
a carbon content C = 0,14 – 0,19% and chromium – nickel steel EN
X5CrNi18-10 with a carbon content C = 0,029%. Depth of cut ap was 1 mm
and feed per tooth was 0,022 mm as shown in the scheme of machining
(Fig. 4).
Fig. 4: Diagram of machining
RESULTS
From the milling of materials different speeds were selected representative
sample of chips from each group (Tab. 1). It is possible to suppose that the
length of chip is the same because length of chip depends on the width of
cut and tool diameter in milling, and the present experiment, different
materials were machined with the same tool geometry and made from the
same material. Therefore, attention will be given chip thickness and its
radius of curvature, i.e. shape of chip.
157
Tab. 1: Frames of chips at 50 times magnification
Material
n1 = 224 ot.min-1
n2 = 450 ot.min-1
n3 = 900 ot.min-1
vc1 = 4 m.min-1
vc2 = 8 m.min-1
vc3 = 16 m.min-1
EN C45
EN
16MnCr5
EN
X5CrNi18
-10
As already mentioned above, milling is a typical method of machining
where there is a change in cross – chip during machining, i.e. the chip
thickness is not constant throughout a whole mesh. The maximum chip
thickness is equal to the feed per tooth hmax = fz = 0,022 mm. It is preferable
to work the mean chip thickness hm equal to 0,0087 mm according to the
formula (1) see Fig. 4:
On the basis of formula (2), i.e. by comparing the radius of chip curvature at
different materials under the same conditions of machining it is possible to
assess the machinability. The spiral chip can be evaluated radius of chip
curvature according to formula (3):
158
(3)
Before substituting into the formula it is important to choose a reference
material, which would show optimum machinability according to the radius
of chip curvature. It would then be possible to sort materials into groups
machinability by virtue of the reference material. In this case, there will be
compared machinability of three materials using formula (2), where as
reference material was selected carbon steel EN C45.
By comparing each radius of chip curvature at cutting speed of 4 m.min-1
that is almost equal. Substituting into formula (2):
, material EN 16MnCr5
, material EN X5CrNi18-10
As is evident from the calculations, machinability according to shape of chip
at cutting speed 4 m.min-1 is almost the same and equal to one. This
means that machinability of both materials is good at the speed 4 m.min -1 if
chosen reference material real corresponds with optimal machinability
according to shape of chip. If machinability according to shape of chip Ktt is
closer to the one then machinability is better at the conditions of machining.
In examining materials machinability according to shape of chip at cutting
speed of 8 m.min-1, there are observed differences in the radius of chip
curvature.
, material EN 16MnCr5
, material EN X5CrNi18-10
From these calculations i tis possible to conclude that material EN
16MnCr5 has better machinability than material EN X5CrNi18-10 at cutting
speed 8 m.min-1, because 0,839 is closer to one whole. Machinability
according to shape of chip was solved by analogy at cutting speed of 16
m.min-1, but the first there was designated the mean radius of chip because
of spiral character creating chips. For material EN 16MnCr5 is Ktt = 1,16
and for material EN X5CrNi18-10 is Ktt = 0,66. So material EN 16MnCr5
has better machinability according to shape of chip than material EN
X5CrNi18-10 at cutting speed of 16 m.min-1 as well.
This argument can also be compared on the basis of material content of
chemical elements which also affect the machinability of the material.
Chemical elements in these materials, which the most affect machinability
is shown in Table 2 (Tab. 2):
159
Tab. 2: Chemical elements affecting the machinability of materials
Material
C
Mn
P
Cr
EN C45
0,42 – 0,50
0,50 – 0,80
0,04
max 0,25
EN 16MnCr5
0,14 – 0,19
1,10 – 1,40
0,035
0,80 – 1,10
EN X5CrNi1810
0,029
1,87
0,03
18,26
Hardness of the steel increases with carbon content, similar machinability
decreases if carbon content increases. The impact of individual elements in
steel on its relative machinability [3]:




C – Increasing the carbon content leads to deterioration by the
dynamic and kinetic machinability (increases strength and hardness
of steel). In finishing, where it depends on the quality of machined
surfaces higher carbon content improves micro geometry
machinability.
Mn – The effect manganese is bound to carbon content. With the
increase of manganese content is aggravated by the kinetic and
dynamic machinability. However, with the increase manganese
content micro geometry machinability improves.
P – Phosphorus reduces the plasticity of steel, already at content
an 0.1% significantly improves the machinability and supports
breaking chips.
Cr – With more content increases the strength and toughness of
steel, it deals to deterioration by the dynamic and kinetic machinability
but it improves micro geometry machinability.
CONCLUSION
Milling is one of the basic methods of machining, where material is
removed interrupted cut. A characteristic feature of this operation is that the
removed material does not have a constant section, i.e. the observed chip
thickness is variable value. That is why the mean chip thickness hm was
determined. From groups of chips which were obtained in milling at given
cutting speed were chosen representative samples. There was noted the
radius of chip curvature under 50 times magnification. However, it has to be
taken into account the inaccuracy of this method, because the chip
thickness is not constant and there is some distortion. The selection the
reference material was assumed that material EN C45 has optimal
machinability and was chosen as the reference material. All three materials
have good machinability according to shape of chip at cutting speed of 4
m.min-1. When increasing the cutting speed there was observed the first
changes and material EN 16MnCr5 has better machinability than material
160
EN X5CrNi18-10. Machinability according to shape of chip was also
confirmed by machinability according to content of chemical elements in the
material. According to the carbon content could be said that the material
EN 16MnCr5 has the best machinability, but the chromium content makes
the material tougher and so makes its kinetic and dynamic machinability
worse. Since corrosion resistant steel EN X5CrNi18-10 has the largest
chromium content, i.e. is tough and therefore has worse kinetic and
dynamic machinability than previous materials. If the goal was to get
a good surface quality, would be material EN X5CrNi18-10 in the first place
thanks to the highest manganese content. Machining was recorded using
high speed camera Phantom. For the records it was observed twisting of
chip and their removal from the cutting zone. Chips were twisted into
certain radius, but in machining stainless steel, higher cutting speeds were
the highest recorded value of the radius of chip curvature. Observation of
chip formation is more extended in turning than in milling. However, it is
important to follow the features of various technological operations,
because each is different and brings a deeper understanding of relations of
technological processes.
REFERENCES
1. DeGarmo, E. P. et al.: Materials and Processes in Manufacturing, John
Wiley & Sons, Inc., New York, 2003, ISBN 0-471-65653-4, s. 1154
2. Sandvik Coromant, Příručka obrábění, Scienta Praha, 1977, ISBN 9197-22-99-4-6, s. 457.
3. Vasilko, K.: Teória a prax trieskového obrábania. Cofin Prešov, 2009,
ISBN 978-80-553-0152-5, s. 530.
4. KUŠNEROVÁ, Milena et al.: Derivation and measurement of the
velocity parameters of hydrodynamics oscillating system. In:
Strojarstvo : Journal for theory and application in mechanical
engineering. vol. 50, no. 6 (2008),p. 375-379. ISSN 0562-1887.
5. Ducobu, F., Filippi, E., Riviére-Lorphévre, E.: Chip Formation and
Minimum Chip Thickness in Micro-milling. [cit. 23.12.2010]. Dostupné
na internete:
<http://www.geniemeca.fpms.ac.be/Recherche/Articles/ducob2009a.pd
f>
6. HSS Smart Guide 05 Milling. [cit. 14.3.2010]. Dostupné na internete:
<http://www.hssforum.com/SmartGuideEN.htm>
The paper was created with the support of the Ministry of Education,
Science, Research and Sport of the Slovak Republic through grant
VEGA 1/0885/10 and in cooperation with the Cracow University of
Technology, Faculty of Mechanical Engineering.
161
Sokołowska Agata, prof. dr hab. Lisowski Aleksander
Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych
Rozwój gospodarstw ekologicznych w latach 2006 – 2009
w województwie mazowieckim
SUMMARY
Polish membership into the European Union has given great opportunities
to use various forms of support, and created new conditions for agricultural
development. Although the introduction of an attractive payment system
under the agri-environmental program was implemented, organic farms are
still at margin. We have seen almost double the number of organic farms
(from 9187 to 17138 farms) between 2006 and 2009, but still they
constitute a small proportion of the total number of farms, overall.
The aim of this study was to analyze the development of organic farms in
the years 2006 - 2009 in Masovia, using as an example of an organic farm
in Jankowice and available literature. Conducted a case study of an organic
farm located in the province, and then used the results as the basis for the
SWOT analysis. It was found that the development of organic farms are
restricted by a lack of organization of the market for organic products, in
particular, the lack of proper distribution systems, advertising and
promotion. Organic farms seem to function mostly due to the subsidies
received from the government than from the sales of organic products,
themselves.
WSTĘP
Postępujące skażenie środowiska i żywności stanowi realne zagrożenie we
współczesnym świecie. Za to skażenie odpowiedzialny jest nie tylko
przemysł, ale również rolnictwo, gdzie korzysta się z nawozów sztucznych
i toksycznych środków ochrony roślin. W celu poprawy tej sytuacji dąży się
do redukcji szkodliwych środków chemicznych i przejścia na organiczne
metody uprawy.
W wysoko rozwiniętych krajach rolnictwo tradycyjne, przez masowe
stosowanie przemysłowych środków produkcji (środki ochrony roślin,
nawozy mineralne itp.) oraz postęp biologiczny (wydajne rasy zwierząt
i wysoko plonujące odmiany roślin) osiągnęło wielki postęp produkcyjny, co
doprowadziło do szeregu ujemnych konsekwencji:

następstwem nadprodukcji artykułów żywnościowych jest spadek ich
cen (poza ostatnim okresem, wynikającym z następstw pogodowych
i spekulacyjnych) i opłacalności produkcji,
162

spadek zaufania konsumentów do jakości żywności produkowanej
intensywnymi metodami wynika z zagrożeń związanych ze skażeniem
produktów dioksynami czy BSE (zwaną potocznie „chorobą szalonych
krów”),

postępująca degradacja środowiska wynikająca z nasilenia się
niekorzystnego wpływu rolnictwa na środowisko naturalne (takiego jak
spadek żyzności gleby, zanieczyszczenie wód powierzchniowych
i gruntowych).
W Polsce, aby nie dopuścić tego rodzaju zjawisk społecznych
i przyrodniczych zaistniała pilna potrzeba zmiany polityki rozwoju rolnictwa
i obszarów wiejskich. Członkostwo Polski w Unii Europejskiej dało duże
możliwości korzystania z różnych form wsparcia oraz stworzyło nowe
warunki dla rozwoju rolnictwa. Komisja Europejska zaproponowała
strategiczne podejście, które znalazło swoje odbicie w Programie Rozwoju
Obszarów Wiejskich (PROW). PROW jest dokumentem, który określa
zakres i rodzaj wsparcia obszarów wiejskich w Polsce. Z uwagi na dobry
stan środowiska przyrodniczego oraz znaczną różnorodność biologiczną
Polski wprowadzono stosowne instrumenty wsparcia i motywacji dla
producentów rolnych, które sprzyjają utrzymaniu i poprawie stanu
środowiska przyrodniczego. W ramach Planu Rozwoju Obszarów Wiejskich
producent rolny, który prowadzi gospodarstwo metodami ekologicznymi,
może otrzymać dotację do hektara upraw ekologicznych na podstawie
wniosku o przyznanie płatności z tytułu wspierania przedsięwzięć rolno
środowiskowych i poprawy dobrostanu zwierząt (w ramach pakietu
Rolnictwoekologiczne). Rolnik, który posiada certyfikat bądź rolnik, który
dopiero
rozpoczął
produkcję ekologiczną może ubiegać się
o dofinansowanie.
Jednakże Polska wciąż nie jest w czołówce krajów członkowskich
UniiEuropejskiej, a produkty rolnictwa ekologicznego wciąż stanowią
margines ogólnej produkcji rolnej. Według stanu na dzień 31 grudnia 2009
roku, w Polsce gospodarstwa o profilu ekologicznym prowadziło 17 091
rolników, co stanowiło zaledwie około 1% ogólnej liczby gospodarstw
rolnych.
MATERIAŁ I METODYKA BADAŃ
Badaniem objęto gospodarstwo ekologiczne w Jankowicach w powiecie
radomskim w województwie mazowieckim. W przeprowadzonym badaniu
posłużono się metodą studium przypadku (case study), przy użyciu
kwestionariusza wywiadu, który stanowił podstawowe źródło informacji do
opisu i analizy gospodarstwa. Jest to metoda oparta na szczegółowym
opisaniu określonego przypadku, którego analiza kończy diagnozę
wnioskiem. Studium przypadku pozwala spojrzeć na problemy
w obszerniejszym kontekście i tworzyć alternatywne rozwiązania, jednak
nie może stanowić podstawy do uogólnień.
163
W celu uzupełnienia tej metody badawczej zastosowano analizę SWOT,
polegającą na ocenie mocnych i słabych stron organizacji oraz szans
i zagrożeń w jej otoczeniu. Nazwa SWOT jest akronimem angielskich słów
Strengths (mocne strony przedsiębiorstwa), Weaknesses (słabe strony
przedsiębiorstwa), Opportunities (szanse w otoczeniu), Threats (zagrożenia
w otoczeniu).
Celem
analizy
jest
pokazanie
istniejących
w przedsiębiorstwie możliwości produkcyjnych i szczegółowe określenie
perspektyw organizacyjnych. Program działania ustala się na podstawie
jego silnych stron (atutów), natomiast eliminację pomyłek w przyszłości
wyznacza się z analizy słabości.
Analizę opracowano na podstawie dostępnej literatury „Metoda analizy
SWOT jako narzędzie analizy strategicznej przedsiębiorstw agrobiznesu”
autorstwa R. Baum i W. Wielicki.
Analizę mocnych i słabych stron gospodarstwa przeprowadzono, oceniając
czynniki elementarne w pięciu obszarach krytycznych, takich jak pozycja
rynkowa, organizacja i zarządzanie, zasoby, finanse, sytuacja prawna. W
obszarze „pozycja rynkowa” rozpatrywano dwa subobszary: pozycję
konkurencyjną na rynku województwa oraz stopień rozwoju w produkcji.
Oceniając pierwszy subobszar brano pod uwagę możliwości obniżenia
kosztów produkcji oraz dystrybucję. Na ocenę stopnia rozwoju w produkcji
złożyły się: stopa rozwoju w ostatnich latach, potencjał oraz liczba
konkurentów.
W obszarze „stan organizacji i zarządzania” poddano ocenie trzy czynniki
elementarne, tj. struktura organizacyjna, rozlokowanie przestrzenne
majątku i napięcia w cyklu technologicznym (występowanie szczytów
i spiętrzeń). Obszar „zasoby” był najbardziej złożony z ocenianych. Składał
się z pięciu subobszarów: zasoby ludzkie, zasoby technologiczne, zasoby
rzeczowe, zasoby finansowe i zasoby niematerialne. Kwantyfikacji
zasobów ludzkich dokonano, wartościując kwalifikacje kadry kierowniczej.
Do oceny zasobów technologicznych brano pod uwagę wdrażanie nowych
technik i technologii produkcji, szanse unowocześnienia i zmian
w technologiach oraz stosowanie płodozmianu.
W zasobach materialnych przeprowadzono analizę czterech subobszarów,
tj. budynków i maszyn, zapasów, ziemi i inwentarza żywego. Zasoby
finansowe gospodarstwa analizowano w kontekście dostępu do źródeł
finansowania i proporcji środków własnych w tym finansowaniu w stosunku
do środków z zewnątrz. Kryteriami branymi pod uwagę w subobszarze
zasoby
niematerialne
były
reputacja
i renoma
gospodarstwa
w województwie, marka, znak firmowy oraz nabyte koncesje, patenty,
licencje, znaki towarowe. Analizując sytuację finansową oceniano
rentowność i zadłużenie. Ostatnim obszarem branym pod uwagę
w analizowaniu mocnych i słabych stron przedsiębiorstw rolnych była ich
sytuacja prawna, czyli stan prawny użytkowanych gruntów i budynków,
164
roszczenia osób fizycznych i prawnych oraz wykorzystanie majątku
gospodarstwa przez inne podmioty.
W analizie czynników otoczenia mających wpływ na efektywność
gospodarowania
rozpatrywano
obszary
dotyczące
sytuacji:
makroekonomicznej,
rynkowej,
konkurencyjnej,
zaopatrzeniowej,
technologicznej,
geograficznej
i społecznej.
Na
stan
sytuacji
makroekonomicznej składają się następujące czynniki: stan gospodarki
i prognozy jej rozwoju, poziom inflacji i oprocentowanie bankowe kredytów.
W ocenie sytuacji rynkowej brano pod uwagę sieć sprzedaży. Kategorie
czynników związanych z konkurencją rozpatrzono z dwóch punktów
widzenia: liczbę konkurentów oraz stopień ekspansji konkurencji na rynku.
Analizując stan zaopatrzenia oceniano warunki zaopatrywania się w środki
produkcji oraz ceny usług i źródeł energii. W ocenie obszaru „postęp
technologiczny” wyszczególniono dwa czynniki: stosowane metody
produkcji i stosowany sprzęt techniczny. W grupie czynników składających
się na sytuację geograficzną otoczenia brano pod uwagę zmiany
klimatyczne oraz umiejscowienie dostawców i odbiorców.
W obszarze sytuacja
konsumenckie.
społeczna
oceniano
głównie
preferencje
WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA
Wyniki wywiadu, które uzyskano na podstawie kwestionariusza w metodzie
studium przypadku, przedstawiono wraz z wynikami potrzebnymi do opisu
i analizy gospodarstwa w tabeli 1.
Tabela 1. Studium przypadku – działalność gospodarstwa
ekologicznego w Jankowicach
POZYCJA RYNKOWA
Pozycja konkurencyjna na rynku województwa
Możliwości obniżenia kosztów produkcji
Niewielkie
Dystrybucja (powiązania na rynku, stali
brak firm zajmujących się dystrybucją
kontrahenci, sprawność kanałów
żywności ekologicznej w okolicy badanego
dystrybucji)
obszaru; sprzedaż głównie na targowiskach
Stopień rozwoju w produkcji
w ciągu ostatnich 5 lat powiększenie areału
Stopa rozwoju w ostatnich latach (wzrost
o 8 ha; zwiększenie pogłowia drobiu do
areału, pogłowia itp.)
około 1000 sztuk
Potencjał (możliwości zwiększenia
Niewielki
produkcji)
w najbliższej okolicy liczbę konkurentów
Liczba konkurentów
szacuje się na 4 gospodarstwa ekologiczne
165
STAN ORGANIZACJI I ZARZĄDZANIA
gospodarstwo prowadzone jest przez
Struktura organizacyjna
małżeństwo niezatrudniające innych
pracowników
Rozlokowanie przestrzenne majątku
Dobre
Napięcia w cyklu technologicznym
częste występowanie spiętrzeń w cyklu
(występowanie szczytów i spiętrzeń)
technologicznym
ZASOBY
Zasoby ludzkie
gospodarze posiadają wykształcenie
Kwalifikacje pracowników
zawodowe rolnicze oraz ponad 10–letnią
praktykę zawodową
Zasoby technologiczne
Wdrażanie nowych technik i technologii
nabycie ciągnika, pługa wahadłowego
produkcji
i wozu asenizacyjnego
Szanse unowocześnienia i zmian
Niewielkie
w technologiach
w gospodarstwie praktykuje się duży
Stosowanie płodozmianu
stopień płodozmianu
Zasoby materialne
stan techniczny budynków i maszyn
uznać należy jako dobry, natomiast
Budynki i maszyny
stopień przystosowania pomieszczeń do
potrzeb jako wysoki
wielkość zapasów jest utrzymywana na
Zapasy
średnim poziomie; warunki składowania
są dobre
gospodarstwo znajduje się na terenie
Ziemia
nizinnym, ukształtowanie rozłogu jest
korzystne, jakość gleb średnia
stopień dopasowania stanu pogłowia
zwierząt do własnych zasobów
Inwentarz żywy
paszowych jest bardzo dobry, wydajność
produkcyjna zwierząt oraz ich kondycja
została oceniona jako dobra
Zasoby finansowe
gospodarstwo korzysta z dopłat z UE
Dostęp do źródeł finansowania
w ramach programu rolno
środowiskowego
majątek finansowany jest
Proporcje finansowania gospodarstwa
w przeważającej części przez obce
źródła finansowania
Zasoby niematerialne
Reputacja i renoma gospodarstwa
Średnia
w województwie
Marka, znak firmowy
nie posiada
Nabyte koncesje, patenty, licencje,
posiada certyfikat uprawniający do
znaki towarowe i podobne wartości
sprzedaży żywności ekologicznej
166
SYTUACJA FINANSOWA
uzyskuje średni wynik rentowności
Rentowność
występuje zadłużenie spowodowane
wysokim kredytem preferencyjnym,
spłaty zobowiązań kredytowych
pokrywane są na bieżąco
Zadłużenie
SYTUACJA PRAWNA
Stan prawny użytkowanych gruntów
i budynków
własność prywatna obciążona hipoteką
Roszczenia osób fizycznych i prawnych
nie występują
Wykorzystanie majątku gospodarstwa
przez inne podmioty
nie występuje
SYTUACJA MAKROEKONOMICZNA
Stan gospodarki i prognozy jej rozwoju
umiarkowanie korzystne
Poziom inflacji
w Polsce inflacja w grudniu 2010 r.
wyniosła 3,1%
Oprocentowanie bankowe kredytów
rolnicy mogą zaciągać kredyty na zakup
ziemi oprocentowane na 2% w skali roku
SYTUACJA RYNKOWA
nie ma jeszcze wielu firm zajmujących
się dystrybucją żywności ekologicznej;
rynek zbytu formuje się bardzo powoli
Sieć sprzedaży
SYTUACJA KONKURENCYJNA
Liczba konkurentów
w 2009 r. w Polsce gospodarstwa
ekologiczne prowadziło 17091 rolników,
w województwie mazowieckim 1673
Stopień ekspansji konkurencji na rynku
w 2009 r. gospodarstw ekologicznych
było o 15% więcej niż rok wcześniej;
w 2008 r. było ich o 25,5% więcej niż
w 2007 r.; w 2007 r. w odniesieniu do
2006 liczba ta wzrosła o 29%
STAN ZAOPATRZENIA
Warunki zaopatrywania się w środki
produkcji
Korzystne
Ceny usług i źródeł energii
niekorzystne relacje cen pomiędzy
środkami produkcji a wytwarzanymi
produktami
167
POSTĘP TECHNOLOGICZNY
Stosowane metody produkcji
umiarkowanie korzystne
Stosowany sprzęt techniczny
umiarkowanie korzystne (sukcesywnie
do poprawy sytuacji finansowej
nabywany jest jakościowo lepszy sprzęt
techniczny)
SYTUACJA GEOGRAFICZNA
występujące coraz częściej: susze,
ulewy, nadmierne opady śniegu
Zmiany klimatyczne
Umiejscowienie dostawców i odbiorców
Korzystne
SYTUACJA SPOŁECZNA
Preferencje konsumenckie
rosnący popyt na żywność ekologiczną
W celu uzupełnienia metody studium przypadku zastosowano analizę
SWOT, polegającą na ocenie mocnych i słabych stron gospodarstwa oraz
szans i zagrożeń w jej otoczeniu (tab. 2).
CZYNNIKI WEWNĘTRZNE
Tabela 2. Analiza SWOT gospodarstwa ekologicznego w Jankowicach
MOCNE STRONY
SŁABE STRONY
- wzrost areału w ostatnich latach,
- korzystne rozlokowanie przestrzenne
majątku,
- ponad 10–letnia praktyka zawodowa
gospodarzy,
- wdrażanie nowych technik i technologii
produkcji,
- stosowanie płodozmianu,
- dobry stan budynków gospodarczych,
- wysoki stopień przystosowania
pomieszczeń do potrzeb,
- niewielkie zużycie urządzeń
technicznych, maszyn i wyposażenia
produkcyjnego,
- dobre warunki składowania zapasów
oraz minimalny koszt ich utrzymania,
- korzystne ukształtowanie rozłogu,
- bardzo dobry stopień dopasowania
stanu pogłowia zwierząt do własnych
zasobów paszowych,
- dobra wydajność produkcyjna zwierząt
w gospodarstwie,
- dostęp do źródeł finansowania.
- brak możliwości obniżenia
kosztów produkcji,
- brak firm zajmujących się
dystrybucją żywności
ekologicznej w okolicy badanego
obszaru,
- niewielkie możliwości
zwiększenia produkcji
i poszerzenia zakresu usług,
- stale zwiększająca się liczba
konkurentów,
- częste występowanie napięć
(czy spiętrzeń) w cyklu
technologicznym,
- bardzo duże obciążenia
kredytowe,
- brak własnej marki i znaku
firmowego,
- niewielka renoma na rynku.
168
CZYNNIKI ZEWNĘTRZNE
SZANSE
- stan gospodarki i prognozy jej rozwoju,
- wsparcie rozwoju gospodarstw
ekologicznych przez instrumenty
finansowe,
- niskie oprocentowanie bankowe
kredytów,
- postawy konsumentów zdrowej
żywności,
- warunki zaopatrywania się w środki
produkcji,
- rosnący popyt na żywność
ekologiczną-pojawienie się nowych grup
klientów,
- wymiana doświadczeń.
ZAGROŻENIA
- wzrastająca inflacja,
- słabo zorganizowany rynek
dystrybucji produktów
ekologicznych,
- stopień ekspansji konkurencji na
rynku,
- wzrost cen środków produkcji,
usług i źródeł energii,
- postępujące zużycie sprzętu
technicznego,
- niekorzystne zmiany
klimatyczne,
- dominacja na rynku produktów
spożywczych taniej żywności
o niskiej jakości.
Rolnictwo ekologiczne to najbardziej przyjazny przyrodzie sposób produkcji
rolniczej, który wpływa na zwiększenie żyzności gleby i zachowanie
różnorodności biologicznej i krajobrazowej. Nie przeciąża środowiska
bardziej niż naturalne ekosystemy oraz wpływa na rozwój wsi w aspekcie
kategorii społecznych, jak i kulturowych. Wyeliminowanie chemii rolnej oraz
spożywczej wiąże się z osiągnięciem wysokich wartości biologicznych
i zdrowotnych produktów. Rolnictwo ekologiczne jest najbardziej wydajnym
gospodarowaniem,
uwzględniając
nie
tylko
koszty
produkcji
w gospodarstwie, ale również koszty przyrodnicze i społeczne. Inspiruje
także do wdrażania efektywniejszej organizacji pracy oraz motywuje
i aktywizuje mieszkańców wsi. Rolnictwo ekologiczne to najbardziej
optymalna forma gospodarowania. Wymaga jednak zaangażowania i wiąże
się z ciągłym pogłębianiem wiedzy. Celem rolnictwa ekologicznego jest
zachowanie równowagi między zasobami ekologii, a wymogami ekonomii.
Niejeden producent rolny, który prowadzi nieintensywną produkcję rolną
może rozważyć przejście na ekologiczne metody gospodarowania.
Korzystne warunki przyrodnicze i społeczne oraz wsparcie finansowe
w ramach programów rolnośrodowiskowych są czynnikami sprzyjającymi
rozwojowi rolnictwa ekologicznego w Polsce. Unia Europejska oferuje
dopłaty dla rolników, którzy zdecydowali się gospodarować ekologicznie
w wysokości od 260 zł na hektar rocznie (trwałe użytki zielone) do 1800 zł
(uprawy sadownicze i jagodowe). Niskie oprocentowanie kredytów
preferencyjnych daje możliwość nabycia maszyn dużej wydajności, co
umożliwia nie tylko szybsze i sprawniejsze wykonanie poszczególnych
zabiegów, ale pozwala zwiększyć dokładność prac, ograniczyć straty
i przede wszystkim zredukować zatrudnienie.
Inflacja należy do najbardziej groźnych czynników elementarnych
o charakterze politycznym i ogólnoekonomicznym mających nadal
169
niekorzystny wpływ na efektywność gospodarowania, dlatego stanowi
zagrożenie dla funkcjonowania gospodarstwa.
Niekorzystnie przedstawia się brak systemu właściwej dystrybucji. Nie ma
obecnie zbyt wielu firm zajmujących się dystrybucją żywności ekologicznej.
Rynek zbytu formuje się bardzo powoli, dlatego przedsiębiorcy ostrożnie
przymierzają się do prowadzenia firm w tej branży.
Istotnym zagrożeniem dla funkcjonowania gospodarstwa ekologicznego są
zmiany klimatyczne, to jest susze, ulewy czy nadmierne opady śniegu,
które mają bezpośredni wpływ na produkcję roślinną.
Analizowane gospodarstwo ekologiczne znajduje się w miejscowości
Jankowice w województwie mazowieckim. Gospodarstwo cechuje ponad
10–letnia praktyka zawodowa gospodarzy, wdrażanie nowych technik
i technologii produkcji, stosowanie płodozmianu, dobry stan budynków
gospodarczych, wysoki stopień przystosowania pomieszczeń do potrzeb,
niewielkie zużycie urządzeń technicznych maszyn i wyposażenia
produkcyjnego, dobre warunki składowania zapasów oraz minimalny koszt
ich utrzymania, korzystne ukształtowanie rozłogu oraz dobra wydajność
produkcyjna zwierząt w gospodarstwie. Stopa rozwoju jest stabilna, o czym
może świadczyć wzrost areału i pogłowia w ostatnich latach.
Słabą stroną gospodarstwa jest brak firm w okolicy zajmujących się
dystrybucją żywności ekologicznej. Możliwości obniżenia kosztów
produkcji, jak również możliwości zwiększenia produkcji i poszerzenia
zakresu usług są niewielkie. Słabą stroną gospodarstwa są również bardzo
duże obciążenia inwestycyjne oraz brak własnej marki i znaku firmowego.
Rozwój gospodarstw ekologicznych w Polsce zależy od wielu czynników.
Niewielki
poziom
zużycia
pestycydów
i nawozów
mineralnych
w porównaniu ze stanem w krajach wysoko rozwiniętych Unii Europejskiej,
wiąże się z ekstensywnym charakterem produkcji rolniczej. Po
przestawieniu gospodarstwa na metody ekologiczne plony nie maleją w tak
wysokim stopniu, jak w przypadku gospodarstwa produkującego
intensywnie. Często zdarza się również, iż rolnicy po przejściu z
ekstensywnych metod produkcji na ekologiczne uzyskują lepsze plony. W
krajach zachodnich można zaobserwować większe zainteresowanie
produktami ekologicznymi, co w konsekwencji stwarza możliwość eksportu
takich produktów. Na dalszy rozwój gospodarstw ekologicznych w Polsce
ma wpływ właściwe i powszechne zaangażowanie, w szczególności władz
i samorządów rolniczych oraz lokalnych, ośrodków doradztwa rolniczego,
które miałyby odzwierciedlenie w szkoleniu rolników podejmujących się
przejścia na taki rodzaj gospodarowania oraz większe zaangażowanie
placówek naukowo – badawczych, jak i wyższych uczelni rolniczych
w badaniach na rzecz rolnictwa ekologicznego. Jednak największą szansą
dla rozwoju gospodarstw ekologicznych w Polsce jest rosnące
zainteresowanie konsumentów żywnością wysokiej jakości, wynikające z
170
troski o zdrowie i obawami związanymi z chorobami spowodowanymi
skażoną żywnością.
WNIOSKI
1. Odchwaszczanie metodą mechaniczną jest uciążliwe, a uprawa roślin
bez nawozów sztucznych i chemicznych środków ochrony roślin jest
droższa.
2. Mimo atrakcyjnego systemu dopłat, uprawy ekologiczne nadal są
nieopłacalne, między innymi z powodu braku właściwego systemu
dystrybucji. Rynek zbytu tworzy się bardzo wolno, dlatego
przedsiębiorcy ostrożnie decydują się na prowadzenie firm w tej
branży.
3. Rozwój rolnictwa ekologicznego jest ograniczony brakiem organizacji
rynku produktów ekologicznych oraz brakiem ich reklamy i promocji.
Nie
ma
również
ogólnodostępnych
informacji
o rolnikach
ekologicznych, co wynika z ochrony danych osobowych, co bardzo
utrudnia dostęp handlowcom i konsumentom do produktów
ekologicznych.
4. Ograniczenie stanowi skala produkcji. Gospodarstwa ekologiczne są
niewielkie i w konsekwencji nie są w stanie dostarczać tak dużych
partii produktów, jakich oczekują odbiorcy.
5. Rozwój gospodarstw ekologicznych zależy od zainteresowania
konsumentów zdrową żywnością oraz gotowością producentów do
spełnienia ich oczekiwań. Żywność bez konserwantów i agrochemii,
a w szczególności niemodyfikowana genetycznie to produkt bardzo
pożądany, zwłaszcza przez zamożniejszych konsumentów, jednak
wciąż dominuje na rynku tania żywność o niskiej jakości.
6. Rosnące zapotrzebowanie na żywność wysokiej jakości to realna
szansa na zwiększenie dochodów gospodarstwa, a pracochłonne
i długotrwałe metody produkcji powodują tworzenie nowych miejsc
pracy.
7. Prowadzenie gospodarstwa ekologicznego daje możliwość eksportu
produktów ekologicznych na rynek Unii Europejskiej.
8. Wciąż rosnąca liczba gospodarstw ekologicznych wpływa na
powstawanie firm, które zajmują się obrotem produktów ekologicznych
oraz punktów ich sprzedaży.
171
9. Niskoprocentowe kredyty preferencyjne umożliwiły nabywanie maszyn
dużej wydajności, co umożliwia nie tylko szybsze i sprawniejsze
wykonanie poszczególnych zabiegów, ale pozwala zwiększyć
dokładność prac, ograniczyć straty i przede wszystkim zredukować
zatrudnienie.
10. Powstawanie nowych firm oferujących różnego rodzaju środki
produkcji wpływa na znaczne ułatwienia w ich nabywaniu. Jednakże
wzrost konkurencji pomiędzy firmami z otoczenia rolnictwa nie
odzwierciedla się w proponowanych cenach na środki produkcji
i usługi. Stale powiększa się niekorzystna relacja cen pomiędzy
środkami produkcji a wytwarzanymi produktami.
11. Przedsiębiorstwa, aby przetrwać i utrzymać się na rynku, muszą
przewidywać i trafnie oceniać swoją sytuację, tj. zdolność do
efektywnego działania i zdolność do rozwoju w zmieniającym się
otoczeniu. Warunkiem odniesienia sukcesu przez gospodarujących
jest podejmowanie decyzji pozwalających dostosować działalność do
sytuacji rynkowej. W tym celu niezbędne staje się określenie atutów
i słabości gospodarstw oraz identyfikacja okazji i pułapek, które tkwią
w otoczeniu.
LITERATURA
1. Baum R., Wielicki W. 2004. Metoda analizy SWOT jako narzędzie
analizy strategicznej przedsiębiorstw agrobiznesu, Wyd. Akademii
Rolniczej im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu, Poznań.
2. http://minrol.gov.pl
Development of organic farms in 2006 – 2009 in Masovia
172
Urkan Erkan, Herbst Andreas, Guler Huseyin
Ege University, Faculty of Agriculture, Department of Agricultural
Machinery, Izmir(Turkey); Federal Research Centre for Cultivated Plants,
Julius Kuehn Institute, Application Techniques Division, Messeweg
(Germany); Ege University, Faculty of Agriculture, Department of
Agricultural Machinery, Izmir(Turkey);
Drift Potentials of Domestic Manufactured Hollow Cone
Nozzles in the Wind Tunnel
ABSTRACT
In spite of harmfull effects of pesticides on environment and its inhabitants,
pesticides should be used. To minimize the negative effects of the
pesticides, the spraying should be done not only on the right time and with
enough amount of right pesticide, but also with the appropriate
equipment.In Aegean Region (Turkey), there are about 500,000 ha
vineyards. Vineyard farmers generally apply pesticides in high application
rate with high frequency (sometimes 20-25 times a year). But there are no
drift preventing systems on the generally air-assisted sprayers which are
used there. The constructive enhancement on the currently used machines
will be expensive and time consuming. But it is known that the cheapest
and easiest thing that can be applied on the machine to reduce spray drift
is to choose a suitable nozzle..In this study, trials were made in the wind
tunnel located in the Institute for Application Techniques in Crop Protection,
Julius Kühn Institute (Formerly BBA) Braunschweig, Germany. In the trials
Teejet Air Induction (AI), Air Induction XR (AIXR), Extended Range Flat
Fan (XR) and domestic manufactured Hollow Cone Nozzles were used.
And for reference nozzle, Lurmark conventional 110o flat fan nozzle was
used. This study is made for determining the nozzle which will cause the
least spray drift under controlled conditions
Keywords: Air-Asissted Sprayer, Air Induction (AI) Nozzle, Air Induction
XR Nozzle, Extended Range Flat Fan (XR) Nozzle, Hollow Cone Nozzle
INTRODUCTION
Viticulture is one of the most important branches of Turkish agriculture. It
has a great importance in Turkey’s agricultural structure and it makes great
contributions to Turkish economy. Turkey has some advantages in the
production of grape. Not only the climate but also the soil is convenient for
the production of grape. In Turkey there are approximately 500.000
enterprises occupied with viticulture. However these are small scale
enterprises 87% of which are below 10 ha.The vast majority of Turkey’s
vineyards are owned by small, independent farmers. In Turkey, the highest
173
total area of vineyard is in the Aegean Region. This area is 33% of the total
vineyards of Turkey. Aegean Region ranks the 1st, Mediterranean Region
the 2nd, Central-South Region the 3rd in terms of fresh grape
production.While 75% of the fresh grapes of the approximate 4 million tons
of production was consumed inland, 25% of them was exported as dried
grape, table grape and a very small quotient as wine. In 2008, total income
from grape export has reached to 520 million dollars of which 169.4 million
dollars belong to table grape and 349.5 million dollars belong to dried grape
(Çelik, H. 2010).
SPRAY DRIFT
During the pesticide application, according to the application type some
amount of the pesticide goes away from the target. When the pesticide
droplets or particles move through the air at the time of pesticide
application or soon thereafter from the target site to any non- or off-target
site, this is called spray drift. High concentrations of pesticide drift in the air
can cause acute poisonings, resulting in serious illness and, in rare cases,
death. Pesticide drift can also harm the local environment by contaminating
waterways, air, and soil, killing fish, birds and other wildlife. Not all pesticide
drift happens during or right after a pesticide application. Some pesticides
continue to evaporate from fields for several days to several weeks after an
application is completed. People who live near farms or in the city can all
be affected by pesticide drift.
Drift is undesirable for economic, environmental, and safety reasons. It
should be reduced to minimum levels because; it results in inefficient use of
application equipment and applicator time, it may result in under-application
of chemicals and ineffective pest control, which leads to additional
applications, reduced yield and higher production costs, it may result in
over-application if the applicator knowingly over-applies chemicals to
compensate for drift losses and to ensure the desired level of control,
losses and/or costly litigation may result if sensitive crops in adjacent fields
are damaged, unintentional contamination of foodstuffs from unacceptable
pesticide residues can result in mandatory destruction of the crop, it may
contribute to pollution of air and water resources, and, it may affect the
health and safety of susceptible human and livestock populations (Ozkan,
E., 1998). The ideal nozzle-pressure combination should maximize spray
efficiency by increasing deposition and transfer of a lethal dose to the target
while minimizing residues off-target losses such as spray drift, and user
exposure (Nuyttens et al., 2009). In Turkey, vineyard farmers mostly use
mounted and pto-driven conventional air-assisted sprayers. The axial fan
air-assisted sprayer fitted with hydraulic hollow cone nozzles is the
predominant design of sprayers used in orchards. It produces a large radial
spray plume, which could involve a significant risk of off-target
contamination by spray drift and losses on the ground, a subject of
increasing public concern (Jamar, L., 2010). They prefer to use these
174
sprayers in vineyards because the increases crop penetration and higher
pesticide deposition on the both upper-side and under-side of the leaves.
However, Turkish farmers make some mistakes during the applications.
Dependent on the plant canopy, farmers operate the sprayers with only 2 or
3 nozzles with a very high operating pressure by adjusting the regulator at
about 20-25 bar during the application. This kind of high operating pressure
produces small droplets which may easily increase the drift amount.
Additionally, as a result of the unsuccesful applications they apply
pesticides in high application rate with high frequency. The most interesting
thing is the sprayers which are used in vineyard spraying do not have any
drift preventing systems. Since it is expensive to modificate available
sprayer to reduce drift amaount by changing nozzle type and size will be
easier and cheaper way to control drift. The main objectives of this study
were to measure airborne spray deposits of different nozzle types and sizes
in a wind tunnel, to determine their drift potential using wind tunnel
approaches and to compare the drift potential results with the reference
spraying.
MATERIAL AND METHODS
Whilst field research is appropriate to obtain realistic estimates of drift with
sprayers under a range of working conditions and also to validate spray
drift models, the controlled conditions found in wind tunnels make them well
suited for studies where relative drift values are required (Nuyttens et al.,
2009). Wind tunnel experiments provide an efficient method for supporting
and complementing the data derived from field experiments. They can be
used to measure airborne spray and in some cases, the size and velocities
of drifting droplets. The nozzles mounted in the wind tunnel may provide
suitable methods for measuring and classifying the performance of nozzle
systems without the effects caused by the sprayer or the tractor on which
the nozzles are normally mounted.
In this study the wind tunnel measurements were carried out in the Institute
for Application Techniques in Crop Protection,Julius-Kühn-Institut
Braunschweig, Germany.The wind tunnel was constructed as a closed loop
in 1993. The advantage of the close loop is to determine the potential of
sprays to drift, can be made with different spraying systems under directly
comparable and repeatable conditions, which is not the case for field
measurements. The measuring section of the tunnel was made of stainless
steel. Measuring part’s length is 10 m, width 2.4 m and
height 1.6 m.
The control unit allows adjusting of air temperature, relative humidity and
the air velocity in order to produce the required conditions for the
applications.The air temperature can be adjusted from 10 to 30ºC, relative
humidity from 40 to 80%, air speed up to 15 m/s. Windtunnel protocols are
essential for determining the drift potentials. The measuring method is in
175
conformity with ISO 22856 - Equipment for crop protection-Methods for the
laboratory measurement of spray drift-Wind tunnels.
Trials were conducted at (2±0,02) m/s air speed, (20±1) oC temperature and
(80±5)% relative humidity conditions. As the sampling surface, strings
made of polyethylene (PE) with a diameter of 2 mm were used. Pyranin
was used as fluorescent tracer dye. The concentration of pyranin was 1%.
The nozzle was oriented to discharge spray downward toward the wind
tunnel floor. In the experiments Teejet (Spraying Systems Co., Wheaton,
USA) AI, XR, AIXR and local production hollow cone nozzles were used.
For reference nozzle, Lurmark (Hypro EU Limited, Longstanton,
Cambridge, UK) conventional 110º flat fan nozzle of size 03, was used. The
working pressure for this nozzle was 3 bar. Spraying time differs according
to different application rates. If the spraying time is too long, the droplets
may easily drop to the ground during drying and carrying. To prevent this,
pre-trials were made to determine the spraying time according to the type
of the nozzle and the aplication rate. After each spray run, strings were
allowed to dry and then every string was passed throught the U-tube that
contains 5 ml of deionized water. During this application, U-tube was inside
the ultrasonic bath (Brainsonic 52) for better dissolving of the residue
amount on the string. Then the liquid inside the U-tube was passed through
Kontron SFM 25 fluorometer (Kontron Instruments AG, Zurich, Switzerland)
and the measurements were recorded.
RESULTS AND DISCUSSION
The results obtained from the experiments conducted in the wind tunnel for
various nozzles are given in Figure 1.
Figure 1: Drift amount (ml s-1) according to the nozzles. A=Nozzles with
low application rate, B=Reference nozzle, C=Nozzles with mid application
rate, D=Nozzles with high application rate.
The drift amount according to the nozzles are given in Figure 1. Letter “B” is
the reference nozzle. Letter “A” represents low, “C” represents mid and “D”
176
represents high application rates. Drift amount increased with the
increasing of the application rate. During the low application rate, highest
drift occured when 1.2 mm nozzle was used in 8 bars. Nevertheless in mid
and high application volumes, highest drift occured at working with 1.2 mm
nozzle and XR 110-08 VP nozzles. Spraying pressures for these nozzles
were 10 and 2.5 bar for mid application rate, 6 and 4 bar for high
application rate, respectively. Although the application rate for local
production hollow cone nozzle is approximately half of XR type nozzle, the
drift amount was higher in low application rate. For the mid and high
application rates conventional and XR type nozzle had the highest drift.
Airborne drift volume flux for the low, mid and high application rate nozzles
versus heights are shown in figures 2, 3 and 4. In Figure 2, the maximum
drift was measured on 100 mm and 200 mm heights for the nozzle 1.2 mm8 bar. In Figure 3, on 100 mm height, the maximum drift was for 1.2 mm-8
bar and on 200 mm height, for the nozzle XR 110-08 VP-2.5 bar. In Figure
4, the maximum drift was for XR 110-08 VP-4 bar on 100 and 200 mm.
AI 110-05 VS-3 bar
500
AIXR 110-04-4 bar
XR 110-08 VP-1 bar
1.2 mm-8 bar
Height (mm)
400
Lurmark 110-03-3 bar
300
200
100
0
2
4
6
8
10
Airborne drift volume flux - μl (s mm)-1
12
14
16
Figure 2: Airborne drift volume flux for the low application rate nozzles
according to the heights
177
AI 110-06 VS-4 bar
500
AIXR 110-06-4 bar
XR 110-08 VP-2.5 bar
Height (mm)
400
1.2 mm -10 bar
300
200
100
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Figure 3: Airborne drift volume flux for the mid application rate nozzles
AI 110-06 VS-6 bar
500
AIXR 110-06-6 bar
XR 110-08 VP-4 bar
400
1.5 mm-6 bar
Height (mm)
300
200
100
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Figure 4: Airborne drift volume flux for the high application rate nozzles
AI and AIXR nozzles provided a lower drift compared to local and XR
nozzles. As a common view, air induction nozzles decrease drift by
increasing the droplet size (Hofman, V. and Solseng, E., 2001; Ozkan,
1998). Drift reduction percentage means that the nozzle reduces the drift
amount in percentage compared to the reference nozzle. In Table 1, drift
reduction percentages of the nozzles were calculated according to the
reference nozzle. AI 110-05 VS provided the lowest drift potential according
to the reference nozzle. At low application rate, only the local nozzle (1.2
mm-8bar) had high drift potential.
178
Table 1: Percentage of the drift reduction facilities of the nozzles according
to the reference nozzle.
Nozzles
Drift Reduction (%)
AI 110-05 VS-3 bar
72
AIXR 110-04-4 bar
52
XR 110-08VP-1 bar
47
1.2 mm-8 bar
-46
AI 110-06 VS-4 bar
55
AIXR 110-06-4 bar
45
XR 110-08VP-2.5 bar
-54
1.2 mm-10 bar
-49
AI 110-06 VS-6 bar
5
AIXR 110-06-6 bar
-2
XR 110-08VP-4 bar
-123
1.5 mm-6 bar
-80
Reference Nozzle
Aplication Rate Classification
Low
Mid
High
When the application rate was mid, the local nozzle (1.2 mm-8bar) and XR
nozzle (110-08VP-2.5 bar) had high drift potentials. When the application
rate was high, the local nozzle (1.2 mm-8bar), XR nozzle (110-08VP-2.5
bar) and AIXR (110-06-6 bar) had high drift potential.
Air induction nozzles are relatively new, so more research and experience
is needed to verify this concept. These nozzles produce large drops, so
coverage may be reduced in the case of their use in applying insecticides
and fungicides. Some pesticides require small droplets for good coverage,
and the air-induction type design may not produce the best coverage
(Hofman, V. and Solseng, e., 2001). Otherwise hollow cone nozzles
produces small droplets thus they improve the coverage. But in this study
the droplet size determinations and field tests were not made. Drift values
under realistic conditions can only be obtained by means of field drift
experiments (Herbst, A. 2005). For drift measurements the application
volume is very important variable, because increasing the application
volume by increasing the nozzle orifice size also reduces the number of
droplets created under 200 microns (Wolf, R.E. 2000). As it was shown
before, the application rates for the local nozzles were half of the other
nozzles. Although the spray rate for the local nozzle was too low the drift
amount was too much.
In pesticide applications Turkish vineyard farmers should pay attention to
spray drift. Currently used hollow cone nozzles produced more drift than air
induction type nozzles. To reduce the spraying drift during pesticide
application, it is recommended to use the nozzles which provided best
179
results during wind tunnel trials. Although field tests are deficiency of this
study, wind tunnel test have a vital importance for the determination of the
spray drift under the certain conditions.
ACKNOWLEDGEMENTS
The authors would like to thank the researchers of the Institute for
Application
Techniques
in
Crop
Protection,Julius-Kühn-Institut
Braunschweig (Formerly BBA) for their useful supports in the wind tunnel
experiments.
LITERATURE
1. Çelik, H., Kunter, B., Söylemezoğlu, G., Ergül, A., Çelik, H., Karataş,
H., Özdemir, G., Atak, A., 2010. Bağcılığın Geliştirilmesi Yöntemleri ve
Üretim Hedefleri. Ziraat Mühendisleri 7. Teknik Kongresi Bildiriler
Kitabı, 493-513
2. Herbst, A., 2005. Proceedings of International Symposium on Pesticide
and Environmental Safety, Beijing 2005, 39-46
3. Hofman, V., Solseng, E., 2001. Agricultural and
Engineering AE-1210, June 2001 Reducing Spray Drift
Biosystems
4. Jamar, L.,Mostade, O., Huyghebaert, B., Pigeon, O., Lateur, M., 2010.
Comparative performance of recycling tunnel and conventional
sprayers using standard and drift-mitigating nozzles in dwarf apple
orchards.
Crop
Protection,
article
in
press;
doi:10.1016/j.cropro.2009.12.018
5. Nuyttens, D., Taylor, W.A., De Schampheleire, M., Verboven, P.,
Dekeyser, D., 2009. Influence of nozzle type and size on drift potential
by means of different wind tunnel evaluation methods Science Direct,
Biosystem Engineering 103 (2009) 271-280
6. Nuyttens, D., De Schampheleire, M., Verboven, P., Brusselman, E.,
Dekeyser, D., 2009. Droplet size and velocity characteristics of
agricultural sprays.Vol. 52(5): 1471-1480 American Society of
Agricultural and Biological Engineers
7. Ozkan, H. E., 1998. New Nozzles for Spray Drift Reduction. Ohio State
University Extension Service, Publication AEX 523-98. Columbus,
Ohio.
8. Wolf, R. E., 2000. Strategies to Reduce Spray Drift. Kansas State
University Extension Service
180
Zholobko Volodymyr, Lys Oleksandr
Lviv National Agrarian University
Scientific guardian – Rostyslav Datsuk, Prof . of the mechanics and power
engineering faculty
Turbo-supercharging equipment of gas-cylinder
automobiles engines.
ANNOTATION
The article examines the problems of implementation of turbosupercharging of gas-cylinder automobiles and buses and reequipment of
gasoline engines into the gas ones.
Key words: gas-turbine supercharging,
compressor, mathematic model, gas engine.
tursupercharging,
turbo-
From the history of turbo-supercharging consumption.
During the last decades both Ukraine and other countries witnessed
considerable interest in turbo-supercharging of automobile engines. Turbosupercharging is able not only to increase an engine capacity without
enlargement of its mass and dimensions but also to decrease the fuel
consumption and toxicity of exhaust gases. Thus, the problem of
improvement of fuel economic efficiency and decreasing of automobiles
toxicity by turbo-supercharging of gasoline can be successfully solved. The
piston engine turbo-supercharging means the increase of weight filling of a
cylinder with air and fuel mixture by means of increasing pressure at the
inlet. This increase is secured by turbo-supercharging.
The air may be supercharged in the engine cylinders in
different ways (by the driving blower or gas-conduction
turbo-compresor). Turbo-supercharging of the automobile
gasoline engines were first implemented in 1952.
Air supercharging in the engine cylinder increases pressure
and temperature at the inlet and backpressure at the out et.
Mixture preparation may be intensified by the carburetor feeding which
helps to distribute the mixtures into cylinders in equal portions and to
facilitate the filling factor. Raising the temperature of the supercharged air
causes some decrease of the charge dencity.
Due to the turbo-supercharging implementation as well as to the increase
of pressure and temperature of the working medium the process of ignition
is facilitated. All the mentioned above factors secure more qualitative
mixture preparation with increased velocities.
181
Analysis of the impact of turbo-supercharging on the functioning of
internal combustion engines
One of the most promissing directions in the field of improving technical
and economic parameters both of the traditional and recently developed
internal combustion engines is implementation of gas and turbine
supercharging. Engine equipment of gas automobiles gives them the
opportunities to run with consumption of both, compressed gas and
gasoline when the turbo-supercharging is turned off and the engine
parameters are fixed.
One of the most typical ways of the consumption of the natural gas in
automobiles is the reequipment of mass-produced gasoline engines with
equipment of mass-produced gasoline engines with spark ignition into the
gas ones. This will save gasoline and help to decrease harmful exhausts
contents .
Nevertheless, re-equipment of the lower heat of combustion of gas and air
mixture in comparison with the gasoline and air mixture and worse filling of
cylinders with fresh chargings. This, in its turn, will worsen draught and
dynamic properties of an automobile. Therefore, the problem of improving
technical and economic parameters of gas engines becomes particularly
acute.
The capacity of re-equipped engine may be renewed by increasing the
level of risk to 10…12 units which is quite possible for the natural gas with
the octane number of 90-110, opposed to 85-90 in gasolines (according to
motor method). But then the engine cannot function on gasoline
consumption. Thus, it will not be universal.
There exists another way of improving the filling capacity of gas engines
cylinders with fresh charge of turbo-supercharging. This approach is quite
fresh.
Consumption of gas fuel by auto transport is mostly stimulated by our acute
need in decreasing the toxicity of exhausts.
Because of the described above reason, many countries do their bests to
re-equip their public transport (first of all buses ) for gas fuel consumption.
Nevertheless the majority of automobile gas engines are, in fact, gasoline
engines with spark ignition which operate both on gasoline and gas and,
therefore they are called the two-fuels engines. The compression level is
limited by the barrier of work without detonation on gasoline. The loss of
capacity may be renewed by implementation of gas and turbine
supercharging. The engine capacity when consuming the natural gas
should not be more then in case of consuming gasoline. In this way one
may prevent mechanic and therminc overloading of engine parts which may
cause the early wear and even failures.
182
We experimented much with gas and gasoline engines and developed the
principal plan of the system of gas and turbine supercharging for
automobile gas engines and mathematic models for calculative and
theoretic research.
The objects of our research are gas engines ЗИЛ – 138 ИН, ЗИЛ – 138
ИНand ЗМЗ – 53 where gas and air mixtures are prepared in carburetorsmixers. The most serious drawback of the plan of introduction of turbo –
compressor instead of carburetor is the danger of surging the compressor
on the small openings of throttle damper. Therefore, we took a decision to
set turbo-compressor in front of carburetor which needs the damper`s
sealing.
In our plan gas comes from the reduction gear into carburetor-mixer under
surplus pressure. Therefore, diaphragm cavities of mass – produced two –
levelled reductor of high pressure is not connected with atmosphere, but
with the inlet branch pipe of a carburetor-mixer where air is conducted by a
turbo-compressor.
When consuming gasoline, turbo – compressor is turned off by exhausts
passing the collector outside turbine with the help of a damper. The damper
is affected by pneumo-cylinder which functions under pressure of gas
coming from the reduction gear. In such case the air comes to a carburetormixer directly through the reciprocative valve. Gasoline is conducted from
the filter by gasoline pump to electromagnetic valve and then to a
carburetor-mixer.
We compare interior speed characteristics of the engine ЗИЛ – 138 ИНwith
turned in and turned off supercharging. Due to the supercharging the
capacity of gas engine increased from 93 to 132 kWt (on 41%). Specific
consumption of gas power decreased within the frequency of crankshaft
rotation of 17 00 … 32 00 min-1 for 3.5 … 5.2 MJ / (kWt * h).
183
Fig. 1 Plan of supercharging for gas and gasoline engine.
1 – gas heater; 2 – reduction gear of high pressure; 3 – consumption valve;
4 – electromagnetic valve-filter; 5 – outlet collector; 6 – damper for
exhausts passing; 7 – turbo-compressor; 8 – gas pressure timer; 9 –
aircoolant; 10 – gasoline pump; 11 – electromagnetic gasoline valve; 12 –
carburetor-mixer; 13 – air cleaner; 14 – reciprocal valve; 15 – gas reductor
gear of a low pressure.
The control over correctness of turbo – supercharging selection is made by
the way of comparing consumption characteristics of turbo – compressor
and hydravlic characteristics of the engine.
CONCLUSIONS
Our research resulted in the following conclusion:
1. Mass – produced Ukrainian turbo-compressor TKR-7 may be
consumed for the supercharging of universal automobile gas engines
ЗИЛ – 138 ИН and ЗМЗ – 536 with consumption of intermediate
cooling of the supercharged air. Turbo-compressor is to be set in front
of the gas and air mixer to prevent throttling of the fresh charge steam
184
at the compressor inlet during the regulation of the engine capacity by
throttle damper of a carburetor.
Fig 2. The interior speed characteristics of the engine ЗИЛ – 138 ИН. with
turbo-supercharging; – without turbo-supercharging.
2. The system of gas and turbine supercharging secures not only
renovation of the capacity of gasoline engines and their coming to the
natural gas consumption, but also improves their fuel economical
efficiency for 12%. It also decreases carbone oxide contents in exhaust
gases for 20% comparing with the engines which are not equipped with
supercharging. But here the contents of nitric oxides in exhaust gases
may be somehow increased.
3. Exploitation testings of the engines with turbo – supercharging in the
buses ЛАЗ – 699 РГ and automobiles ЗИЛ – 138 АГ, ГАЗ – 53 АГ
confirmed the usefulness of the developed system of supercharging.
4. On the basis of our research results one may recommend gas and
turbine supercharging with turbo – compressor TRK – 7 on the
universal gas engines ЗИЛ – 138 АН, ЗИЛ – 138 ІНand ЗМЗ – 53.
185
LITERATURE
1. ндреевВ.
И.,
КрамарьМ.
Турбонаддувсовременныхбензиновихдвигателей.
НИИНавтопром , 1986.-211с.
-
П.
М:
2. ОтчетоНИР.ЭкспериментальныеисследованияопытныхобразовдвухтопливныхгазобензиновыхдвигателейЗИЛ-130
иЗИЛ-375
сгазотурбиннымнаддувом /КравецВ.И., ДацюкР.Е., ЖабинВ.М.,
ФурмановН.Н., ЗваричБ.Н. ЛСХИ, ВНИИГаза, -Москва- Львов,
1990. -103с.
3. ЗвітпроНДРпогоспдоговірнійтемі
N21-333-91.
СтендовівипробуваннягазобензиновогодвигунаЗИЛ-138И
(ЗИЛ375) зтурбо-наддувом /ДацюкР.Ю., КравецьВ.І.. СкречкоГ.В.,
ЗваричБ. М., КудринецькийБ.П.-Дубдяни,1991.-37с.
186

współczesne aspekty inżynierii produkcji

Transkrypt

Podobne dokumenty

Pobierz slajdy - Akademickie Spotkania Biblijne

st. isidore rc church - Saint Isidore RC Church

I 18th Sunday of Ordinary Time