АНАЛІЗ ТЕХНІЧНИХ РІШЕНЬ ГЕОМЕТРИЧНИХ КОНФІГУРАЦІЙ ЗЕРНОВИХ СИЛОСІВ

Анотація

Мета роботи – проведення аналізу поширених геометричних конфігурацій існуючих конструкцій металевих зернових силосів із подальшою розробкою аналітичної моделі конструкції та визначення співвідношення її геометричних параметрів для мінімізації витрат матеріалів за умови сталого корисного об’єму шляхом розв’язування задачі з використанням методів диференціального числення функцій багатьох змінних.
Методи – у дослідженні використано комплекс теоретичних і аналітичних методів, спрямованих на обґрунтування оптимальних геометричних параметрів металевих зернових силосів: аналіз і синтез технічної інформації; порівняльний аналіз конструкцій різних виробників; методи диференціального числення функцій багатьох змінних; метод множників Лагранжа; геометричне моделювання елементів силосу; графоаналітичний метод; елементний аналіз матеріаломісткості конструкції; статистичний аналіз практичних даних виробників.
Результати. Проведений аналіз засвідчив, що найпоширенішою та технічно доцільною є конструкція силосу з циліндричним корпусом і конічними елементами. На основі аналітичного моделювання отримано співвідношення між висотою та радіусом циліндричної частини, яке мінімізує площу поверхні конструкції та визначається сумою секансів кутів нахилу даху і дна. Моделювання продемонструвало можливість зниження витрат матеріалів на 8-12% порівняно з типовими промисловими конструкціями. Зіставлення з реальними силосами показало близькість їхніх параметрів до оптимальних (відхилення ≤ 10%).
Висновки. Отримані результати підтверджують, що оптимізовані моделі силосів, відхилення у співвідношенні розмірів яких задовольняють умову ≤ 10 %, існують і представлені на ринку елеваторного обладнання. Однак кількість моделей МЗС, співвідношення розмірів яких перевищують межі відхилення, переважає. Це пов’язано з тим, що виробники нехтують оптимальністю заради інших цілей: універсальність застосування (фіксованість висоти кілець, уніфікованість модулів), функціональні вимоги (наявність високої опори під техніку, швидке розвантаження), ринкові умови (орієнтація на фермерські господарства зі специфічними вимогами). Результати моделювання дадуть змогу знизити витрати конструкційних матеріалів на 8-12% порівняно з реальними конструкціями силосів і можуть бути використані у ході проєктування енергоефективних зерносховищ. Практичне значення отриманих результатів полягає у встановленні теоретичного співвідношення, врахування якого у процесі проєктування силосів виробниками елеваторного обладнання спрямоване на економію матеріалу та зниження витрат на капіталовкладення. Висновки дослідження можуть бути впроваджені як приклад математичної оптимізації в інженерії у навчальному процесі.